DE102013107454B4 - Elektronenstrahlprozessanordnung, mobile Auswertevorrichtung, Verfahren zum Betreiben eines Elektronenstrahlverdampfers; und Verfahren zum Kalibrieren einer Elektronenstrahlprozessanordnung - Google Patents

Elektronenstrahlprozessanordnung, mobile Auswertevorrichtung, Verfahren zum Betreiben eines Elektronenstrahlverdampfers; und Verfahren zum Kalibrieren einer Elektronenstrahlprozessanordnung Download PDF

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Abstract

Elektronenstrahlprozessanordnung aufweisend:• eine Vakuumkammer (102);• mindestens eine Elektronenstrahlquelle (104) zum Bereitstellen mindestens eines Elektronenstrahls (114a, 114b) in der Vakuumkammer (102),• eine Ablenkvorrichtung (106) zum Ablenken des mindestens einen Elektronenstrahls in mehrere Auftreffbereiche (108a, 108b) in der Vakuumkammer (102); und• mindestens einen Sensor (110) zum Erfassen einer in einem Auftreffbereich (108a, 108b) des mindestens einen abgelenkten Elektronenstrahls erzeugten Strahlungsemission und/oder Elektronenemission (112a, 112b),• wobei die Elektronenstrahlquelle (104) ferner derart eingerichtet ist, in einem ersten Betriebsmodus zu einer Kalibrierung der Ablenkvorrichtung mit einer ersten Leistung eine Röntgenstrahlungsemission und/oder Elektronenemission in dem Auftreffbereich (108a, 108b) des mindestens einen abgelenkten Elektronenstrahls (114a, 114b) zu erzeugen, und• wobei die Elektronenstrahlquelle (104) ferner derart eingerichtet ist, in einem zweiten Betriebsmodus, einem Hochleistungsmodus, mit einer zweiten Leistung ein Material in dem Auftreffbereich (108a, 108b) des mindestens einen abgelenkten Elektronenstrahls (114a, 114b) zu schmelzen, zu verdampfen und/oder zu sublimieren• wobei die erste Leistung geringer ist als die zweite Leistung.

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Elektronenstrahlprozessanordnung, eine mobile Auswertevorrichtung, ein Verfahren zum Betreiben eines Elektronenstrahlverdampfers; und ein Verfahren zum Kalibrieren einer Elektronenstrahlprozessanordnung.
  • Im Allgemeinen kann mittels einer Elektronenstrahlquelle, oder einer sogenannten Elektronenkanone, ein Elektronenstrahl in einer Vakuumprozessanlage bereitgestellt werden. Dabei kann der Elektronenstrahl eine ausreichend große Leistung aufweisen, beispielweise mit einem Strahl-Elektronenstrom von mehreren Ampere bei einer Beschleunigungsspannungen von mehreren zehn Kilovolt, wobei die Elektronenstrahlquelle eine Leistung von bis zu mehreren hunderten Kilowatt aufnehmen kann. Daher kann eine Elektronenstrahlquelle (Elektronenkanone) in einer Elektronenstrahlprozessanordnung dazu genutzt werden, ein Material mittels des Elektronenstrahls zu schmelzen, zu verdampfen und/oder zu sublimieren. Eine Elektronenstrahlquelle (Elektronenkanone) kann beispielsweise in einer Beschichtungsanlage eingesetzt werden, einer sogenannten Elektronenstrahlverdampferanlage oder einem sogenannten Elektronenstrahlverdampfer, um beispielsweise Schichten auf entsprechenden Substraten abzuscheiden, z.B. um einen Träger (z.B. Glas, Folie, Metallband) zu beschichten. Ferner kann eine Elektronenstrahlquelle (Elektronenkanone) zum Elektronenstrahlschmelzen eingesetzt werden, wobei beispielsweise ein Material mittels des Elektronenstrahls aufgeschmolzen wird.
  • Die US 4,791,301 , die US 6,214,408 B1 , die US 4,794,259 , die DE 195 23 529 A1 , die DE 2204467 und die DE 39 02 274 C2 beschreiben jeweils verschiedene Ablenkvorrichtungen zum Ablenken eines Elektronenstrahls in mehrere Auftreffbereiche.
  • Bei der US 4,791,301 erfolgt eine Kalibrierung der Ablenkvorrichtung, indem eine Sollauftreffposition, die mittels Zeigens mit einem Lichtstift auf eine gewünschte Position an einem Elektronenstrahlmonitor eingegeben, über den Computer berechnet und in einem Speicher hinterlegt werden kann, mit einer durch einen Sensor erfassten tatsächlichen Auftreffposition des Elektronenstrahls verglichen und die Ablenkparameter der Ablenkvorrichtung iterativ angepasst werden.
  • Die Ablenkvorrichtung der US 6,214,408 B1 wird mittels manueller Ansteuerung von bekannten Sollpositionen auf einer Markierungsplatte kalibriert.
  • Bei der US 4,794,259 werden Ablenkparameter der Ablenkvorrichtung ständig neu an eine aktuelle Position der zu schweißenden Stelle angepasst, wobei die Position der zu schweißenden Stelle durch vorausscannen über die zu verschweißenden Bauteile mittels des Elektronenstrahls ermittelt wird.
  • Im Folgenden wird, gemäß verschiedenen Ausführungsformen, mindestens eine Elektronenstrahlquelle beschrieben, wobei die Elektronenstrahlquelle beispielsweise mindestens eine Elektronenquelle zum Erzeugen einer Menge an Elektronen aufweisen kann, und eine elektrisches, magnetisches und/oder elektromagnetisches Strahlführungseinheit, derart eingerichtet, dass die erzeugten Elektronen beschleunigt und/oder zu einem Strahl gebündelt werden. Anschaulich stellt eine Elektronenstrahlquelle einen gerichteten Elektronenstrahl bereit, weshalb die Elektronenstrahlquelle auch als Elektronenkanone bezeichnet werden kann, wobei Betriebsparameter unter anderem die Beschleunigungsspannung und der Elektronenstrom sein können.
  • Die Ausbreitungsrichtung des mittels der Elektronenstrahlquelle erzeugten Elektronenstrahls kann verändert werden (mit anderen Worten kann der Elektronenstrahl abgelenkt werden), z.B. mittels einer Ablenkvorrichtung, wobei die Ablenkvorrichtung oder zumindest ein Teil der Ablenkvorrichtung in die Elektronenstrahlkanone integriert sein kann. Die Ablenkvorrichtung kann beispielsweise ein Strahlführungssystem aufweisen, welches die Regelung und/oder Steuerung der Strahlablenkung bereitstellt, und einen Verstärker, welcher Signale des Strahlführungssystems verstärkt, so dass der Elektronenstrahl mittels einer Ablenkeinheit abgelenkt werden kann. Dabei kann die Ablenkeinheit in die Elektronenstrahlquelle integriert sein und/oder an die Elektronenstrahlquelle gekoppelt sein. Ferner kann die Ablenkeinheit beispielsweise eine Spulenanordnung (Magnetfeldspulen) aufweisen, wobei mittels des Strahlführungssystem und des Verstärker entsprechende Ströme und/oder Spannungen für die Spulenanordnung bereitgestellt werden können, um den Elektronenstrahl entsprechend abzulenken. Die Ablenkeinheit kann beispielsweise eine x-Ablenkung und eine y-Ablenkung des Elektronenstrahls erzeugen und/oder bereitstellen, wobei die Ausbreitungsrichtung des Elektronenstrahls dementsprechend eine z-Komponente aufweisen kann.
  • Das Strahlführungssystem kann beispielsweise computergestützt oder programmgestützt sein, wobei ein vorgegebenes Prozessbild mittels eines Ablenkparametersatzes S(P(x),P(y)) umgesetzt wird oder werden kann, wobei der Ablenkparametersatz die Ablenkung des Elektronenstrahl mittels der Ablenkeinheit vorgeben kann.
  • Mit anderen Worten kann der bewegte Elektronenstrahl eine Ablenktrajektorie aufweisen, welche mittels der Ablenkparameter und/oder Ablenkparameterwerte des Ablenkparametersatzes S(P(x),P(y)) erzeugt wird. Ein vorgegebenes Prozessbild oder ein Vorgabe-Prozessbild kann beispielsweise die Soll-Trajektorie definieren, welche mittels der Ablenkvorrichtung umgesetzt wird oder werden kann.
  • Der Ablenkparametersatzes S(P(x), P(y)) kann beispielsweise einen x-Ablenkparameter P(x) und einen y-Ablenkparameter P(y) aufweisen, wobei jeweils die x-Parameterwerte (x) des x-Ablenkparameters P(x) und die y-Parameterwerte (y) des y-Ablenkparameters P(y) die Ablenkung des Elektronenstrahls in x-Richtung und die y-Richtung definieren (oder z.B. den x-Ablenkwinkel und den y-Ablenkwinkel vorgeben).
  • Ein Prozessbild kann anschaulich als das Muster und/oder ein Bild verstanden werden, welches mittels des abgelenkten Elektronenstrahls auf einer entsprechenden Prozessoberfläche, beispielsweise auf einer Oberfläche eines Verdampfungsguts, erzeugt werden soll (vorgegebenes Prozessbild oder Vorgabe-Prozessbild) oder tatsächlich erzeugt wird (das erzeugte Prozessbild). Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann die Ablenkvorrichtung einer Elektronenstrahlprozessanordnung derart Kalibriert sein, dass das erzeugte Prozessbild dem Vorgabe-Prozessbild entspricht.
  • Ein Aspekt verschiedener Ausführungsformen kann anschaulich darin gesehen werden, eine Vakuumprozessanordnung mit mindestens einer Elektronenkanone bereitzustellen, z.B. einen Elektronenstrahlverdampfer oder eine Vorrichtung zum Elektronenstrahl-Schmelzen, wobei die Elektronenstrahlprozessanordnung ferner einen Sensor aufweist, z.B. einen Röntgenstrahlendetektor, einen Sekundärelektronendetektor und/oder einen Rückstreuelektronendetektor, wobei mittels des Sensors eine Emission von Elektronen oder elektromagnetischer Strahlung (z.B. Röntgenstrahlung) erfasst werden kann, welche mittels des Elektronenstrahls in der Elektronenstrahlprozessanordnung beim Auftreffen des Elektronenstrahls auf feste Materie erzeugt wird.
  • Ferner basieren verschieden Ausführungsformen beispielsweise auf der Erkenntnis, dass mittels eines entsprechenden Sensors das Kalibrieren eines Elektronenstrahlverlaufs in einer Vakuumkammer einfach und exakt durchgeführt werden kann, indem die am Auftreffort des Elektronenstrahls im Inneren der Vakuumkammer erzeugte elektromagnetische Strahlung und/oder die erzeugten Sekundärelektronen oder Rückstreuelektronen erfasst und/oder analysiert werden. Beispielsweise erzeugt ein Elektronenstrahl beim Auftreffen auf ein Material eine elementspezifische charakteristische Röntgenstrahlung, welche mittels des Sensors erfasst werden kann. Ferner erzeugt ein Elektronenstrahl beim Auftreffen auf ein Material Sekundärelektronen und/oder Rückstreuelektronen, wobei die Menge der erzeugten Sekundärelektronen und/oder Rückstreuelektronen beispielsweise von dem Material selbst, und/oder von geometrischen Einflussfaktoren aufgrund der Topographie, der Kontur, der Textur und/oder der Struktur des Materials abhängen kann, so dass mittels des Sensors entsprechende Informationen über den Auftreffort des Elektronenstrahls in der Vakuumkammer gewonnen werden können.
  • Ferner kann ein anderer Aspekt verschiedener Ausführungsformen anschaulich darin gesehen werden, dass ein in einer Vakuumkammer zum Verdampfen und/oder Schmelzen genutzter Elektronenstrahl dazu verwendet werden kann, mittels des Sensors ein Elektronenbild vom Inneren der Vakuumkammer zu erstellen, indem beispielsweise das Innere der Vakuumkammer (oder eine Struktur innerhalb der Vakuumkammer) mittels des Elektronenstrahls abgerastert wird und die dabei erzeugte Elektronenemission oder Strahlungsemission mittels des Sensors erfasst wird, wobei die mittels des Sensors erfassten Daten (z.B. die Intensität einer Emission) mit den Rasterdaten des Elektronenstrahls (z.B. x,y,z-Ablenkkoordinaten) zu einem Elektronenbild oder Elementverteilungsbild zusammengesetzt (korreliert) werden können.
  • Somit können beispielsweise mittels eines entsprechenden Sensors in einer Elektronenstrahlverdampfer-Beschichtungsanlage und/oder einer Elektronenstrahl-Schmelzanlage Informationen über den Strahlverlauf des Elektronenstrahls gewonnen werden (beispielsweise unter Berücksichtigung des Elektronenbildes oder Elementverteilungsbildes), so dass somit die Ablenkvorrichtung (die Ablenkeinheit und/oder das Strahlführungssystem und/oder die Elektronenkanone) kalibriert werden kann, um eine exakte und definierte Strahlführung des Elektronenstrahls innerhalb der Vakuumkammer zu ermöglichen.
    Mit anderen Worten können die Ablenkparameter des Ablenkparametersatzes basierend auf den Sensorinformationen (z.B. dem Elektronenbild oder dem Elementverteilungsbild) einer geeigneten Transformation unterzogen werden, welche es ermöglicht, dass ein vorgegebenes Prozessbild (ein zu erzielendes Prozessbild) mittels der transformierten Ablenkparameter erzeugt werden kann. Mit anderen Worten kann eine Transformation der Ablenkparameter des Ablenkparametersatzes derart erfolgen oder das Strahlführungssystem (die Ablenkvorrichtung) kann derart eingerichtet sein, dass aufgrund der Transformation das tatsächlich mittels des abgelenkten Elektronenstrahls erzeugte Prozessbild dem Vorgabe-Prozessbild entspricht.
  • Eine Transformation der Ablenkparameter kann es beispielsweise ermöglichen, dass mehrere Elektronenstrahlquellen derart kalibriert sein können oder werden können, dass aus einem gemeinsamen Vorgabe-Prozessbild von jeder Elektronenstrahlquelle der mehreren Elektronenstrahlquellen ein identisches erzeugtes Prozessbild erzeugt werden kann, da jede Elektronenstrahlquelle der mehreren Elektronenstrahlquellen basierend auf einer entsprechenden Transformation der Ablenkparameter betrieben werden kann.
  • Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann eine Elektronenstrahlprozessanordnung Folgendes aufweisen: eine Vakuumkammer; mindestens eine Elektronenstrahlquelle zum Bereitstellen mindestens eines Elektronenstrahls in der Vakuumkammer, eine Ablenkvorrichtung zum Ablenken des mindestens einen Elektronenstrahls in mehrere Auftreffbereiche in der Vakuumkammer; mindestens einen Sensor (z.B. mindestens einen Strahlungssensor und/oder mindestens einen Elektronendetektor) zum Erfassen einer in einem jeweiligen Auftreffbereich der mehreren Auftreffbereiche des mindestens einen abgelenkten Elektronenstrahls erzeugten Strahlungsemission und/oder Elektronenemission.
  • Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann die Ablenkvorrichtung mindestens eine Ablenkeinheit (z.B. eine Spule, eine Spulenanordnung mehrerer Spulen, oder eine elektrostatische Ablenkeinheit) zum Ablenken des mindestens einen Elektronenstrahls aufweisen, welche mittels einer Steuereinheit und/oder Regeleinheit angesteuert und/oder geregelt wird. Die Steuereinheit und/oder Regeleinheit kann beispielsweise eine Spannung und/oder einen Strom für die Ablenkeinheit bereitstellen, vorgeben und/oder regeln, so dass der Elektronenstrahl mittels der Ablenkeinheit entsprechend abgelenkt wird. Ferner kann die Ablenkvorrichtung einen Signalverstärker aufweisen, mittels dessen die für die Ablenkeinheit bereitgestellte Spannung und/oder der bereitgestellte Strom entsprechend verstärkt werden kann, bevor die Ablenkeinheit entsprechend angesteuert wird.
  • Die Steuereinheit und/oder die Regeleinheit können ferner derart eingerichtet sein, den mindestens einen Elektronenstrahl basierend auf einem Ablenkparametersatz abzulenken. Dabei kann der Ablenkparametersatz eine Grundlage für die entsprechenden zum Ablenken des Elektronenstrahls erzeugten Spannungen und/oder Ströme dienen.
  • Ferner kann die Steuereinheit und/oder die Regeleinheit eine Strahlführungsvorrichtung sein, z.B. computergestützt eingerichtet.
  • Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann die Elektronenstrahlprozessanordnung ferner Folgendes aufweisen: eine Auswerteeinheit zum Korrelieren einer Position des Auftreffbereichs des mindestens einen abgelenkten Elektronenstrahls in der Vakuumkammer mittels der von dem mindestens einen Sensor erfassten Daten zum Erzeugen eines Abbildes des Inneren der Vakuumkammer. Dabei kann das Abbilden des Inneren der Vakuumkammer das Abbilden einer Kontur, einer Struktur, einer Textur, oder eine chemischen Zusammensetzung bzw. einer Verteilung eines chemischen Elements beinhalten.
  • Die Auswerteeinheit kann ferner zum Zuordnen der Position des Auftreffbereichs des mindestens einen abgelenkten Elektronenstrahls in der Vakuumkammer zu einem entsprechenden Ablenkparameter des Ablenkparametersatzes eingerichtet sein.
  • Gemäß verschiedenen Ausführungsformen die Auswerteeinheit ferner derart eingerichtet sein, eine Transformation für die Ablenkparameter des mindestens einen Ablenkparametersatzes zu ermitteln, so dass eine von dem jeweiligen abgelenkten Elektronenstrahl erzeugte Trajektorie im Wesentlichen einer vorgegebenen Soll-Trajektorie entspricht.
  • Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann die Ablenkvorrichtung mindestens eine Ablenkeinheit und eine Strahlführungsvorrichtung zum Ablenken des mindestens einen Elektronenstrahls aufweisen, wobei die Strahlführungsvorrichtung ferner derart eingerichtet sein kann, den mindestens einen Elektronenstrahl basierend auf Ablenkparametern mindestens eines Ablenkparametersatzes mittels der Ablenkeinheit abzulenken.
  • Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann die Elektronenstrahlprozessanordnung ferner Folgendes aufweisen: eine Auswerteeinheit derart eingerichtet, die Ablenkparameter des mindestens einen Ablenkparametersatzes mit den von dem mindestens einen Sensor erfassten Daten zu korrelieren, zum Erzeugen eines Abbildes des Inneren der Vakuumkammer.
  • Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann die Auswerteeinheit ferner derart eingerichtet sein, die Position des Auftreffbereichs des mindestens einen abgelenkten Elektronenstrahls in der Vakuumkammer zu den entsprechenden Ablenkparametern des mindestens einen Ablenkparametersatzes zuzuordnen.
  • Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann die Auswerteeinheit ferner derart eingerichtet sein, eine Transformation für die Ablenkparameter des mindestens einen Ablenkparametersatzes zu ermitteln, so dass mittels der Ablenkvorrichtung der Elektronenstrahl entlang einer Trajektorie abgelenkt werden kann unter Berücksichtigung der Transformation der Ablenkparameter des mindestens einen Ablenkparametersatzes, wobei die Trajektorie im Wesentlichen einer mittels der Strahlführungsvorrichtung vorgegebenen Soll-Trajektorie entspricht.
  • Der mindestens eine Sensor kann ferner zum Erfassen einer in dem jeweiligen Auftreffbereich des mindestens einen abgelenkten Elektronenstrahls erzeugten Röntgenstrahlungsemission, Sekundärelektronenemission und/oder Rückstreuelektronenemission eingerichtet sein.
  • Die Elektronenstrahlquelle kann ferner einen ersten Betriebsmodus zum Erzeugen einer Röntgenstrahlungsemission und/oder Elektronenemission in dem Auftreffbereich des mindestens einen abgelenkten Elektronenstrahls aufweisen und einen zweiten Betriebsmodus zum Schmelzen und/oder Verdampfen eines Materials in dem Auftreffbereich des mindestens einen abgelenkten Elektronenstrahls.
  • Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann die mindestens einen Elektronenstrahlquelle mehrere Elektronenstrahlquellen aufweisen, zum Bereitstellen mehrerer Elektronenstrahlen in der Vakuumkammer, wobei ferner die Ablenkvorrichtung derart eingerichtet sein kann, dass jeweils die mehreren Elektronenstrahlen der mehreren Elektronenstrahlquellen in mehrere Auftreffbereiche in der Vakuumkammer abgelenkt werden können. Mit anderen Worten kann die Elektronenstrahlprozessanordnung mehrere Elektronenkanonen aufweisen, bzw. mehrere Elektronenstrahlquellen und/oder mehrere Ablenkvorrichtungen, so dass mehrere Elektronenstrahlen in einer gemeinsamen Vakuumkammer geführt (gelenkt und/oder abgelenkt) werden können.
  • Da die Strahlführung der mehreren Elektronenstrahlen mittels des Sensors nacheinander und/oder gleichzeitig kalibriert werden kann, kann die hierein beschriebene Elektronenstrahlprozessanordnung ein besonders effizientes Verfahren zum Kalibrieren der Strahlführung der mehreren Elektronenstrahlen ermöglichen.
  • Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann der mindestens eine Sensor mehrere Sensoren zum Erfassen der erzeugten Strahlungsemission und/oder Elektronenemission aufweisen. Mit anderen Worten kann die Elektronenstrahlprozessanordnung mehrere Sensoren zum Erfassen der erzeugten Strahlungsemission und/oder Elektronenemission aufweisen. Dies kann beispielsweise Abschattungseffekte verhindern oder dazu dienen, dreidimensionale Bilder aus den Sensordaten zu rekonstruieren.
  • Die mehreren Sensoren können ferner an verschiedenen Positionen in der Vakuumkammer angeordnet sein. Dies kann beispielsweise Abschattungseffekte verhindern oder dazu dienen, dreidimensionale Bilder aus den Sensordaten zu rekonstruieren. Ferner kann die Messgenauigkeit erhöht werden, indem mehrere Sensoren verwendet werden.
  • Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann eine Elektronenkanone einer Elektronenstrahlprozessanordnung zum Erzeugen eines Elementverteilungsbildes und/oder Elektronenbildes des Inneren einer Vakuumkammer mittels eines bildgebenden Rasterverfahrens verwendet werden.
  • Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann ein Verfahren zum Kalibrieren einer Elektronenstrahlprozessanordnung Folgendes aufweisen: das Abrastern eines Bereichs innerhalb einer Vakuumkammer mittels eines Elektronenstrahls, wobei der Elektronenstrahl entsprechend vorgegebener Ablenkparameter mittels einer Ablenkvorrichtung abgelenkt wird; das Erfassen von einer beim Abrastern an einem jeweiligen Auftreffbereich des abgelenkten Elektronenstrahls erzeugten Strahlungsemission und/oder Elektronenemission; das Erzeugen eines Elementverteilungsbildes und/oder Elektronenbildes (alles nach dem Eindringen des e-strahls in Material)des Inneren einer der Vakuumkammer mittels eines bildgebenden Rasterverfahrens basierend auf der beim Abrastern erfassten Strahlungsemission und/oder Elektronenemission; und das Korrelieren der Ablenkparameter mit den Auftreffbereichen des Elektronenstrahls unter Berücksichtigung des erzeugten Elementverteilungsbildes und/oder Sekundärelektronenbildes.
  • Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann ein Verfahren zum Betreiben eines Elektronenstrahlverdampfers oder einer Elektronenstrahlschmelzvorrichtung Folgendes aufweisen: das Abrastern einer Vielzahl von Bereichen innerhalb einer Vakuumkammer mittels eines Elektronenstrahls; und das Erfassen von einer in dem jeweiligen Bereich des Elektronenstrahls erzeugten Strahlungsemission und/oder Elektronenemission zum Erzeugen eines Elementverteilungsbildes und/oder Sekundärelektronenbildes des Inneren der Vakuumkammer.
  • Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann eine Auswertevorrichtung Folgendes aufweisen: eine erste Schnittstelle, eingerichtet zur Kommunikation mit einer Elektronenstrahl-Ablenkvorrichtung, wobei mittels der Elektronenstrahl-Ablenkvorrichtung ein mittels einer Elektronenquelle erzeugter Elektronenstrahl in einer Elektronenstrahlprozessanordnung entsprechend einem Ablenkparametersatz abgelenkt werden kann, wobei die erste Schnittstelle ferner eingerichtet ist zum Empfangen des Ablenkparametersatzes von der Elektronenstrahl-Ablenkvorrichtung; eine zweite Schnittstelle, eingerichtet zur Kommunikation mit einem Sensor, wobei der Sensor innerhalb einer Elektronenstrahlprozessanordnung eine mittels des Elektronenstrahls in einem Auftreffbereich erzeugten Strahlungsemission und/oder Elektronenemission erfassen kann, wobei die zweite Schnittstelle ferner eingerichtet ist zum Empfangen von mittels des Sensors ermittelten Sensordaten, welche die erfasste Strahlungsemission und/oder Elektronenemission repräsentieren; und eine Auswerteeinheit, eingerichtet derart, dass sie die empfangenen Ablenkparameter des Ablenkparametersatzes zum Ablenken des Elektronenstrahls und die empfangenen Sensordaten des Sensors miteinander korreliert, womit ein Basis-Parametersatz (Transformationsmatrix, Bild, chemisches Bild) erzeugt wird zum Auswerten des jeweiligen Auftreffbereichs des Elektronenstrahls.
  • Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann das Korrelieren der Daten asynchron erfolgen, wobei die Sensordaten des Sensors und die Ablenkparameter unabhängig voneinander aufgenommen werden, wobei diese dann anschließend über die Zeit (zu der die Sensordaten aufgenommen wurden und zu der die Ablenkparameter des Ablenkparametersatzes vorlagen) korreliert werden.
  • Ferner kann das Aufnehmen der Sensordaten zu den jeweiligen Ablenkparametern des Ablenkparametersatzes und/oder das Korrelieren der Daten synchron erfolgen, wobei die Auswerteeinheit das Ablenken des Elektronenstrahls mittels der Ablenkparameter des Ablenkparametersatzes und gleichzeitig das Aufnehmen der Sensordaten steuert und/oder regelt.
  • In analoger Weise können auch mehrere Elektronenstahlquellen in der Elektronenstrahlprozessanordnung bereitgestellt sein und betrieben werden, z.B. zwei oder mehr als zwei Elektronenstahlquellen, z.B. acht oder mehr als acht Elektronenstahlquellen.
  • Ferner kann die mindestens eine Elektronenstahlquelle (Elektronenstahlkanone) oder jeweils mehrere Elektronenstahlquellen (Elektronenstahlkanonen) mehr als 5 kW maximal aufgenommene Leistung (Leistungsaufnahme) aufweisen, beispielsweise mehr als 10 kW, z.B. mehr als 100 kW, z.B. 800 kW oder mehr als 800 kW; so dass mittels der Elektronenstahlquelle ein Material in der Vakuumkammer geschmolzen, verdampft und/oder sublimiert werden kann. Dabei kann die Elektronenkanone und/oder die Ablenkvorrichtung zwei Betriebsarten aufweisen: Kalibrieren der Ablenkvorrichtung und Hochleistung zum Schmelzen und/oder Verdampfen.
  • Ferner können die mehrerer Elektronenstrahlkanonen und/oder der Ablenkvorrichtung derart kalibriert werden, z.B. indem mehrere Bilder von mehreren Elektronenstrahlkanonen jeweils überlagert werden, dass ein zu erzielendes Prozessbild mittels der mehrerer Elektronenstrahlkanonen bereitgestellt sein kann oder erzeugt werden kann.
  • Die Auswerteeinheit kann beispielsweise gleichzeitig oder mit einem zeitlichen Versatz die Elektronenstrahlkanonen ansteuern und jeweils die angesteuerten Positionen über die Ablenkparameter auslesen oder nur die mittels der Ablenkvorrichtung bzw. der Steuereinheit und/oder Regeleinheit angesteuerten Positionen über die Ablenkparameter auslesen.
  • Ferner kann beispielsweise die Beschleunigungsspannung beim Rastern die gleiche sein, wie sie zum Verdampfen genutzt wird. Der Elektronenstrahl-Strom kann beim Rastern beispielsweise kleiner sein als zum Verdampfen.
  • Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann eine Elektronenstrahlprozessanordnung Folgendes aufweisen: eine Vakuumkammer; mindestens eine erste Elektronenstrahlquelle zum Bereitstellen eines ersten Elektronenstrahls und eine zweite Elektronenstrahlquelle zum Bereitstellen eines zweiten Elektronenstrahls in der Vakuumkammer, mindestens eine erste Ablenkeinheit zum Ablenken des ersten Elektronenstrahls in mehrere erste Auftreffbereiche in der Vakuumkammer und eine zweite Ablenkeinheit zum Ablenken des zweiten Elektronenstrahls in mehrere zweite Auftreffbereiche in der Vakuumkammer, eine Strahlführungsvorrichtung gekoppelt mit der ersten Ablenkeinheit und der zweiten Ablenkeinheit zum Vorgeben der Ablenkung des ersten Elektronenstrahls mittels eines ersten Ablenkparametersatzes und zum Vorgeben der Ablenkung des zweiten Elektronenstrahls mittels eines zweiten Ablenkparametersatzes; mindestens einen Sensor zum Erfassen einer in einem jeweiligen Auftreffbereich der mehreren ersten Auftreffbereiche erzeugten Strahlungsemission und/oder Elektronenemission und zum Erfassen einer in einem jeweiligen Auftreffbereich der mehreren zweiten Auftreffbereiche erzeugten Strahlungsemission und/oder Elektronenemission; eine Auswertevorrichtung zum Ermitteln einer ersten Parametertransformation für den ersten Ablenkparametersatz und einer zweiten Parametertransformation für den zweiten Ablenkparametersatz derart, so dass mittels der Ablenkvorrichtung der erste Elektronenstrahl entlang einer ersten Trajektorie abgelenkt werden kann unter Berücksichtigung der ersten Parametertransformation und der zweite Elektronenstrahl entlang einer zweiten Trajektorie abgelenkt werden kann unter Berücksichtigung der zweiten Parametertransformation, wobei die erste Trajektorie und die zweite Trajektorie im Wesentlichen mittels der Strahlführungsvorrichtung vorgegebenen Soll-Trajektorien entsprechen.
  • Anschaulich gesehen kann das Kalibrieren der Elektronenstrahlprozessanordnung oder der Ablenkvorrichtung (aufweisend eine Strahlführungsvorrichtung und mindestens eine Ablenkeinheit) aufweisen, dass eine mittels der Strahlführungsvorrichtung (oder der Ablenkvorrichtung) vorgegebenen Soll-Trajektorie für den Elektronenstrahl mittels der Ablenkeinheit entsprechend umgesetzt wird, so dass die tatsächlich vom Elektronenstrahl erzeugte Trajektorie der vorgegebenen Soll-Trajektorie entspricht.
  • Ferner kann die Soll-Trajektorie ein sogenanntes Prozessbild vorgeben, als ein Vorgabe-Prozessbild repräsentieren, und die tatsächlich vom Elektronenstrahl erzeugte Trajektorie kann ein Prozessbild erzeugen. Somit kann die Parametertransformation für die Ablenkparametersätze beispielsweise derart erfolgen, dass das erzeugte Prozessbild dem Vorgabe-Prozessbild entspricht, was als Kalibrieren bezeichnet werden kann. Ferner kann das Kalibrieren auch als ein Justieren verstanden werden. Ferner kann das Kalibrieren auch als Anpassen verstanden werden.
  • Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Figuren dargestellt und werden im Folgenden näher erläutert.
  • Es zeigen
    • 1A eine Elektronenstrahlprozessanordnung in einer schematischen Ansicht, gemäß verschiedenen Ausführungsformen;
    • 1B eine detailliert Darstellung eines Auftreffbereichs eines Elektronenstrahls, gemäß verschiedenen Ausführungsformen;
    • 2A eine schematische Ansicht einer Elektronenstrahlprozessanordnung aufweisend eine Auswerteeinheit, gemäß verschiedenen Ausführungsformen
    • 2B bis 2D jeweils beispielhaft eine Darstellung der Korrelation von Sensordaten, Ablenkparametern, und Positionen des Auftreffbereichs des Elektronenstrahls Auftreffbereichs eines Elektronenstrahls, gemäß verschiedenen Ausführungsformen;
    • 3 in einer schematischen Ansicht eine Elektronenstrahlprozessanordnung mit mehreren Elektronenkanonen, gemäß verschiedenen Ausführungsformen;
    • 4 beispielhaft in einem schematischen Ablaufdiagramm ein Verfahren zum Kalibrieren einer Elektronenstrahlprozessanordnung, gemäß verschiedenen Ausführungsformen;
    • 5 beispielhaft in einem schematischen Ablaufdiagramm ein Verfahren zum Betreiben eines Elektronenstrahlverdampfers oder einer Elektronenstrahlschmelzvorrichtung, gemäß verschiedenen Ausführungsformen; und
    • 6 eine schematische Ansicht einer Auswertevorrichtung, gemäß verschiedenen Ausführungsformen.
  • In der folgenden ausführlichen Beschreibung wird auf die beigefügten Zeichnungen Bezug genommen, die Teil dieser bilden und in denen zur Veranschaulichung spezifische Ausführungsformen gezeigt sind, in denen die Erfindung ausgeübt werden kann. In dieser Hinsicht wird Richtungsterminologie wie etwa „oben“, „unten“, „vorne“, „hinten“, „vorderes“, „hinteres“, usw. mit Bezug auf die Orientierung der beschriebenen Figur(en) verwendet. Da Komponenten von Ausführungsformen in einer Anzahl verschiedener Orientierungen positioniert werden können, dient die Richtungsterminologie zur Veranschaulichung und ist auf keinerlei Weise einschränkend. Es versteht sich, dass andere Ausführungsformen benutzt und strukturelle oder logische Änderungen vorgenommen werden können, ohne von dem Schutzumfang der vorliegenden Erfindung abzuweichen. Es versteht sich, dass die Merkmale der hierin beschriebenen verschiedenen beispielhaften Ausführungsformen miteinander kombiniert werden können, sofern nicht spezifisch anders angegeben. Die folgende ausführliche Beschreibung ist deshalb nicht in einschränkendem Sinne aufzufassen, und der Schutzumfang der vorliegenden Erfindung wird durch die angefügten Ansprüche definiert.
  • Im Rahmen dieser Beschreibung werden die Begriffe „verbunden“, „angeschlossen“ sowie „gekoppelt“ verwendet zum Beschreiben sowohl einer direkten als auch einer indirekten Verbindung, eines direkten oder indirekten Anschlusses sowie einer direkten oder indirekten Kopplung. In den Figuren werden identische oder ähnliche Elemente mit identischen Bezugszeichen versehen, soweit dies zweckmäßig ist.
  • Gewöhnlich genutzte Elektronenstrahlsysteme, wie beispielsweise das Rasterelektronenmikroskop, nutzen eine mittels des Elektronenstrahls erzeugte Röntgenstrahlung (energie-dispersive Röntgenspektroskopie EDX, WDX) oder die sekundär emittierten Elektronen (Rückstreuelektronen (BSE) oder Sekundärelektronen (SE)) um Informationen über die Beschaffenheit eines Werkstückes oder einer zu analysierenden Probe zu erlangen.
  • Dagegen kann beispielsweise in einer Elektronenstrahlprozessanordnung eine Elektronenstrahlquelle (Elektronenkanone) genutzt werden, um Beschichtungsprozesse zu realisieren und/oder ein festes Material in die Gasphase und/oder flüssige Phase zu überführen (Schmelzen, Verdampfen, Sublimieren). Dabei kann beispielsweise mittels einer Ablenkvorrichtung, welche den Elektronenstrahl in der Vakuumkammer anhand entsprechender Ablenkparametern ablenkt, ein Prozessbild erzeugt werden. Ein Prozessbild kann anschaulich als ein Muster oder Bild verstanden werden, welches von den Auftreffpunkten des abgelenkten Elektronenstrahls auf eine Struktur (z.B. einem Tiegel oder der Oberfläche eines Verdampfungsguts) erzeugt wird (das erzeugte Prozessbild). Um ein entsprechendes Prozessbild mittels der Ablenkvorrichtung zu erzeugen, wird das Prozessbild in dem Strahlführungssystem mittels der entsprechenden Ablenkparameter umgesetzt. Damit das Prozessbild, welches über die entsprechenden Ablenkparameter vorgegeben ist (das Vorgabeprozessbild), auch tatsächlich von dem abgelenkten Elektronenstrahl erzeugt wird, kann es notwendig sein, die Ablenkvorrichtung (oder das Strahlführungssystem) zu kalibrieren.
  • Aufgrund der vielen Einflüsse auf die Strahlführung des Elektronenstrahls und daraus resultierenden Abweichungen des tatsächlichen Strahlverlaufs von dem theoretischen vorbestimmten Strahlverlauf kann das tatsächlich erzeugte Prozessbild in einer Vakuumkammer von dem Vorgabe-Prozessbild abweichen. Mit anderen Worten kann das zu erzielende Prozessbild nicht direkt als Vorgabe-Prozessbild verwendet werden. Anschaulich kann das tatsächlich in der Vakuumkammer mittels des abgelenkten Elektronenstrahls erzeugte Prozessbild beispielsweise an einer falschen Position entstehen und/oder das erzeugte Prozessbild kann beispielsweise verzerrt sein, so dass ausgehend von den gegebenen Ablenkparametern und dem Vorgabe-Prozessbild nicht das zu erzielende Prozessbild erzeugt wird oder werden kann.
  • In diesem Fall können entweder die Ablenkparameter angepasst werden (transformiert werden), so dass ein Vorgabe-Prozessbild auch tatsächlich in der Vakuumkammer erzeugt wird, oder, alternativ bzw. zusätzlich, kann das Vorgabe-Prozessbild angepasst werden (transformiert werden), so dass das angepasste Vorgabe-Prozessbild dann das zu erzielende Prozessbild tatsächlich erzeugt. Das Anpassen der Ablenkparameter und/oder des Vorgabe-Prozessbildes kann als Kalibrieren der Elektronenstrahlprozessanordnung verstanden werden. Anschaulich werden dafür Informationen benötigt, welche die spezifischen Ablenkparameter mit der tatsächlichen Auftreffposition des Elektronenstrahls in der Vakuumkammer verknüpfen, so dass eine Steuerung oder Regelung des Elektronenstrahls auch das gewünschte Ergebnis liefert.
  • Im Allgemeinen kann es zeitaufwendige und/oder kompliziert sein, eine Elektronenstrahlquelle oder vor allem mehrere Elektronenstahlquellen in einer ElektronenstrahlProzessanordnung einzurichten bzw. zu kalibrieren. Das Kalibrieren einer Elektronenstrahlprozessanordnung kann beispielsweise beinhalten, die Ablenkvorrichtung (das Strahlführungssystem) anzupassen, so dass ein zu erzielendes Prozessbild (ein gewünschtes Prozessbild) mittels eines in dem Strahlführungssystem vorgegebenen Prozessbildes erzeugt wird oder werden kann, wobei das tatsächlich erzeugte Prozessbild mit dem zu erzielenden Prozessbild übereinstimmt, wobei der Elektronenstrahls mittels der Ablenkvorrichtung anhand von Ablenkparametern entsprechend dem Vorgabe-Prozessbild abgelenkt wird. Dabei kann das Vorgabe-Prozessbild beispielsweise in entsprechende Ablenkparameter umgerechnet sein oder werden. Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann das Kalibrieren der Elektronenstrahlprozessanordnung bzw. der Ablenkvorrichtung (des Strahlführungssystems) beinhalten, eine Transformation für die Ablenkparameter einer Elektronenstrahlquelle und/oder eine Transformation für das jeweilige Vorgabe-Prozessbild bereitzustellen oder durchzuführen, so dass ein vorgegebenes Prozessbild mittels des abgelenkten Elektronenstrahls erzeugt wird oder werden kann.
  • In dem Fall, dass die Elektronenstrahlprozessanordnung beispielsweise mehrere Elektronenstrahlquellen aufweist, kann das Kalibrieren der Elektronenstrahlprozessanordnung, der Ablenkvorrichtung, und/oder des Strahlführungssystems beinhalten, für jede Elektronenstrahlquelle der mehreren Elektronenstrahlquellen eine geeignete Transformation für die jeweiligen Ablenkparameter bereitzustellen oder durchzuführen, so dass aus einem gemeinsamen Vorgabe-Prozessbild mittels der mehreren Elektronenstrahlen der mehreren Elektronenstrahlquellen (z.B. synchron) in ein entsprechendes (gewünschtes, oder zu erzielendes) Prozessbild erzeugt wird oder werden kann.
  • Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann das Kalibrieren der Elektronenstrahlprozessanordnung bzw. der Ablenkvorrichtung (des Strahlführungssystems) auf der Basis eines bildgebenden Elektronenstrahl-Rasterverfahrens durchgeführt werden, wobei ein Elektronenbild oder ein Elementverteilungsbild aus den Ablenkparametern der Ablenkvorrichtung und der vom Sensor erfassten Informationen erzeugt wird oder werden kann. Ferner kann das Kalibrieren der Elektronenstrahlprozessanordnung bzw. der Ablenkvorrichtung (des Strahlführungssystems) anschaulich dadurch erfolgen, dass die tatsächlichen Auftreffpunkte des Elektronenstrahls in der Vakuumkammer mit den entsprechend zugehörigen Ablenkparametern korreliert werden, so dass der Elektronenstrahl mittels der Ablenkparametern exakt gesteuert werden kann.
  • Die Ablenkparameter können beispielsweise in einer beliebigen Form vorliegen, beispielsweise x-y-Werte welche zu Strom und/oder Spannungswerten zugeordnet sein können, wobei die Strom und/oder Spannungswerten die Ablenkspulen steuern können, so dass der Elektronenstrahl entsprechend abgelenkt wird. Anschaulich können die Ablenkparameter beispielsweise dazu dienen, die x-y-Ablenkung des Elektronenstrahls zu definieren, zu steuern und/oder zu regeln.
  • Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann mittels einer kalibrierten Elektronenstrahlprozessanordnung (oder Ablenkvorrichtung) ein Prozessbild erzeugt werden, welches mit dem entsprechenden Vorgabe-Prozessbild übereinstimmt, so dass ein gewünschtes Prozessbild entsprechend seinen Vorgaben umgesetzt werden kann. Dazu kann beispielsweise eine Transformation (Parametertransformation und/oder Koordinatentransformation) genutzt werden oder es können mehrere Transformationen genutzt werden, welche das mittels der Ablenkparameter vorgegebene Prozessbild und/oder die Ablenkparameter selbst entsprechend anpassen, so dass ein Prozessbild entsprechend seinen Vorgaben erzeugt werden kann. Anschaulich kann dabei die Transformation der Ablenkparameter dazu eingerichtet sein, eine eventuelle Abweichung zwischen dem Vorgabe-Prozessbild und dem tatsächlich erzeugten Prozessbild zu kompensieren, so dass dadurch das erzeugte Prozessbild mit dem Vorgabe-Prozessbild identisch sein kann oder ähnlich (z.B. Größenskaliert) sein kann.
  • Mit anderen Worten wird hierin eine Möglichkeit beschrieben, die Abweichungen die beim Erzeugen des tatsächlichen Prozessbildes aus dem Vorgabe-Prozessbild zu kompensieren, also die Elektronenstrahlprozessanordnung zu kalibrieren, indem das Vorgabe-Prozessbild und/oder die Ablenkparameter entsprechend transformiert werden; oder die Abweichungen die beim Erzeugen des tatsächlichen Prozessbildes aus dem Vorgabe-Prozessbild können aufgrund der Informationen des Bereiches, in den der Elektronenstrahl bei jeweils den vorgebeneben Ablenkparametern auftrifft, kompensiert werden.
  • Ferner kann eine Transformation ermittelt werden oder eingerichtet werden, so dass ein zu erzielendes Prozessbild auch tatsächlich beispielsweise synchron von mehreren Elektronenstrahlen mehrerer Elektronenstrahlquellen erzeugt wird oder erzeugt werden kann.
  • Gemäß verschiedenen Ausführungsformen wird im Folgenden eine Elektronenstrahlprozessanordnung, eine Auswertevorrichtung, ein Verfahren zum Kalibrieren einer Elektronenstrahlprozessanordnung und ein Verfahren zum Betreiben eines Elektronenstrahlverdampfers oder einer Elektronenstrahlschmelzvorrichtung bereitgestellt, derart eingerichtet, dass die Strahlführung des Elektronenstrahls angepasst, korrigiert und/oder kalibriert werden kann, so dass ein zu erzielendes Prozessbild mittels des Elektronenstrahls in der Vakuumkammer erzeugt werden kann.
  • Dabei kann die Auswertevorrichtung, gemäß verschiedenen Ausführungsformen, ein mobiles Gerät sein oder ein mobiles Gerät aufweisen, und beispielsweise eine Software zur automatischen und/oder semiautomatischen Aufnahme, Visualisierung und Justage des Prozessbildes in der Strahlführungssoftware aufweisen, beispielsweise kann die Auswertevorrichtung eine Transformation bestimmen, um ein zu erzielendes Prozessbild in ein mittels der Ablenkparameter vorgegebenes Prozessbild zu transformieren. Anschaulich wird dabei eine Transformation zwischen dem Vorgabe-Prozessbild und dem tatsächlichen erzeugten Prozessbild bestimmt, wobei dann das Vorgabe-Prozessbild und/oder die Ablenkparameter mit der zugehörigen inversen Transformation korrigiert werden können. Mit anderen Worten wird beispielsweise eine lineare Transformation für die nicht kalibrierte Elektronenstrahlprozessanordnung bestimmt, welche die Abweichungen des tatsächlichen erzeugten Prozessbildes von dem Vorgabe-Prozessbild repräsentiert und/oder erfasst, wobei dass dann mittels der inversen lineare Transformation die Elektronenstrahlprozessanordnung kalibriert werden kann.
  • Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann die Transformation der Ablenkparameter mittels der Ablenkvorrichtung erfolgen, beispielsweise mittels einer Strahlführungssoftware die auf einem Steuerrechner vorliegen kann, welcher Bestandteil der Ablenkvorrichtung (oder des Strahlführungssystems) sein kann und/oder mit der Ablenkvorrichtung (oder dem Strahlführungssystem) gekoppelt sein kann. Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann der Aufwand zum Kalibrieren der Elektronenstrahlprozessanordnung gegenüber herkömmlichen Vorgehensweisen reduziert sein, das Kalibrieren deutlich präziser sein und/oder schneller durchgeführt werden, vor allem wenn mehrere Elektronenkanonen (oder Elektronenstrahlquellen) in einen gemeinsamen Prozess involviert sind. Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann mittels Abrasterns/Scannens des Prozessorts (des Inneren der Vakuumkammer oder einem Teil des Inneren der Vakuumkammer) mit dem Elektronenstrahl oder mit den mehreren Elektronenstrahlen und mittels Messens (Erfassens) der Intensität der zurückgestreuten Elektronen, Sekundärelektronen, bzw. der entstandenen Röntgenstrahlung, zusammen mit den Ablenkparameterwerten der Ablenkparameter des Ablenkparametersatzes, ein visuelles Bild des Prozessorts aufgenommen werden. Dieses visuelle Bild, kann dann genutzt werden, eine Transformation für den Stahlerzeuger (das Strahlführungssystem oder die Ablenkvorrichtung) einzurichten, so dass ein Prozessbild mit einer Elektronenstrahlquelle oder mit mehrerer Elektronenstrahlquellen erzeugt werden kann.
  • Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann das Kalibrieren der Elektronenstrahlprozessanordnung ferner mit einer Auswerteeinheit (oder die Auswertevorrichtung) erfolgen, welche als mobiles Gerät ausgelegt sein kann, so dass diese beispielsweise zum Einrichten und/oder Kalibrieren mehrerer Elektronenstrahlprozessanordnung verwendet werden kann, wodurch beispielsweise Investitionskosten gespart werden können. Ferner kann die Auswerteeinheit (oder die Auswertevorrichtung) auch in die Ablenkvorrichtung bzw. in das Strahlführungssystem integriert sein oder mit der Ablenkvorrichtung bzw. dem Strahlführungssystem gekoppelt sein.
  • Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann das Abrastern/Scannen bei kleiner Leistung durchgeführt werden, um beispielsweise Beschädigungen zu vermeiden.
  • Wie in 1 in einer schematischen Seitenansicht oder Querschnittsansicht dargestellt ist, kann eine Elektronenstrahlprozessanordnung 100 Folgendes aufweisen: eine Vakuumkammer 102 bzw. eine Vakuumprozesskammer 102, eine Elektronenstrahlquelle 104, eine Ablenkvorrichtung beispielsweise aufweisend einen Ablenkeinheit 106 gekoppelt mit der Elektronenstrahlquelle 104, wobei die Elektronenstrahlquelle und die Ablenkeinheit 106 derart eingerichtet sind, dass ein Elektronenstrahl 114a, 114b in verschiedene Bereiche 108a, 108b in der Vakuumkammer 102 abgelenkt werden kann. Ferner kann die Elektronenstrahlprozessanordnung 100 einen Sensor 110 aufweisen, welcher eine Strahlungsemission 112a, 112b und/oder Elektronenemission 112a, 112b aus dem jeweiligen Bereich 108a, 108b erfassen kann. Die hierin beschriebene Elektronenstrahlprozessanordnung 100 kann derart eingerichtet sein, dass mittels des Sensors sehr einfach und präzise erfasst werden kann, wenn der Elektronenstrahl in einen bestimmten Bereich trifft und/oder dass erfasst werden kann, in welche Bereiche der Vakuumkammer 102 der abgelenkte Elektronenstrahl bei einem bestimmten Ablenkparameter auftrifft. Dies ermöglicht beispielsweise ein vereinfachtes Kalibrieren der Elektronenstrahlprozessanordnung.
  • Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann in der Vakuumkammer 102 ein Vakuum im Bereich des Hochvakuums oder des Ultrahochvakuums bereitgestellt sein oder werden. Dabei kann das Vakuum mittels einer Vakuumpumpenanordnung bereitgestellt werden (nicht dargestellt), wobei die Vakuumpumpenanordnung beispielsweise mindestens eine Turbomolekularpumpe aufweisen kann.
  • Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann die Elektronenstrahlprozessanordnung 100 Folgendes aufweisen: eine Vakuumkammer 102; mindestens eine Elektronenstrahlquelle (eine Elektronenstrahlquelle oder mehrere Elektronenstrahlquellen) zum Bereitstellen mindestens eines Elektronenstrahls (eines Elektronenstrahls oder mehrerer Elektronenstrahlen) in der Vakuumkammer 102, eine Ablenkvorrichtung zum Ablenken des mindestens einen Elektronenstrahls (114a, 114b) in mehrere Auftreffbereiche 108a, 108b in der Vakuumkammer 102; mindestens einen Sensor 110 (einen Sensor oder mehrere Sensoren) zum Erfassen einer in einem Auftreffbereich 108a, 108b des mindestens einen abgelenkten Elektronenstrahls 114a, 114b erzeugten Strahlungsemission 112a, 112b und/oder Elektronenemission 112a, 112b.
  • Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann die Elektronenstrahlquelle 104 eine Elektronenquelle (z.B. eine Lanthanhexaborid-Kathode oder Ceriumhexaborid-Kathode, oder ein andere Glühkathode, z.B. eine Wolfram-Kathode, oder eine Feldemissions-Kathode) aufweisen, zum Bereitstellen einer Vielzahl von Elektronen, und eine Strahlführungseinheit (z.B. aufweisend eine elektrische und/oder magnetische Linse, Anoden, Gitter und Ähnliches) zum Bündeln und/oder Beschleunigen der erzeugten Elektronen zu einem Elektronenstrahl. Ferner kann die Ablenkvorrichtung eine Ablenkeinheit 106, beispielsweise aufweisend eine oder mehrere Spulen zum Erzeugen eines Magnetfeldes zum Ablenken des Elektronenstrahls, und eine computergestützte oder computerbasierte Strahlführungsvorrichtung (ein Strahlführungssystem) aufweisen, wobei die computergestützte oder computerbasierte Strahlführungsvorrichtung beispielsweise Ablenksignale für die Ablenkeinheit 106 bereitstellen kann, so dass mittels der Ablenkeinheit 106 der Elektronenstrahl entsprechend in der Vakuumkammer 102 abgelenkt werden kann. Beispielsweise kann der Elektronenstrahl entlang einer Richtung 101 oder entlang einer Richtung quer zur Richtung 101 senkrecht zur Richtung 103 abgelenkt werden, typischerweise als x-y-Ablenkung bezeichnet, wobei die Richtung 103 die z-Richtung eines kartesischen Koordinatensystems repräsentiert.
  • Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann die Strahlführungsvorrichtung derart eingerichtet sein, dass diese beispielsweise Ablenksignale für die Ablenkeinheit 106 basierend auf einem Ablenkparametersatz S(P(x,)P(y)), z.B. aufweisend mehreren Ablenkparameter P(x), P(y), bereitstellt, wobei die jeweiligen Ablenkparameterwerte (x), (y) die Vorgabe für die entsprechende x-y-Ablenkung des Elektronenstrahls repräsentieren. Ferner kann die Ablenkvorrichtung einen oder mehrere Verstärker aufweisen, so dass ein ausreichend hoher Strom und/oder eine ausreichend hohe Spannung für die Ablenkeinheit 106 zum Ablenken des Elektronenstrahls bereitgestellt werden können.
  • Anschaulich gesehen kann das Ablenken des Elektronenstrahls mittels der Ablenkeinheit 106 spannungsbasiert und/oder strombasiert erfolgen, wobei die Ablenksignale beispielsweise mit einem Ablenkparametersatz (z.B. mehreren Ablenkparametern) korreliert sein können. Beispielsweise kann ein erster Ablenkparameter P(x) des Ablenkparametersatzes S(P(x,)P(y)) die Ablenkung des Elektronenstrahls in x-Richtung repräsentieren, wobei die x-Parameterwerte (x) des ersten Ablenkparameters P(x) die Stärke der x-Ablenkung und/oder den Ablenkwinkel für die x-Ablenkung repräsentieren. Ferner kann beispielsweise ein zweiter Ablenkparameter P(y) des Ablenkparametersatzes S(P(x,)P(y)) die Ablenkung des Elektronenstrahls in y-Richtung repräsentieren, wobei die y-Parameterwerte (y) des zweiten Ablenkparameters P(y) die Stärke der y-Ablenkung oder den Ablenkwinkel für die y-Ablenkung repräsentieren.
  • Dabei kann die Ablenkvorrichtung derart eingerichtet sein, dass entsprechend dem jeweiligen Parameterwert (x) des ersten Ablenkparameters P(x) eine Spannung und/oder ein Strom für eine x-Ablenkungsspule der Ablenkeinheit 106 bereitgestellt wird oder bereitgestellt werden kann, und entsprechend dem jeweiligen y-Parameterwert (y) des zweiten Ablenkparameters P(y) eine Spannung und/oder ein Strom für eine y-Ablenkungsspule der Ablenkeinheit 106 bereitgestellt wird oder bereitgestellt werden kann.
  • Ferner kann für eine erste Elektronenstrahlquelle 104 ein erster Ablenkparametersatzes S1(P(x,)P(y)) und für eine zweite Elektronenstrahlquelle ein zweiter Ablenkparametersatzes S2(P(x,)P(y)) bereitgestellt sein oder werden, bzw. für jede Elektronenstrahlquelle der Elektronenstrahlprozessanordnung 100 ein eigener Ablenkparametersatz.
  • Wie in 1A veranschaulicht ist, kann der Elektronenstrahl 114a in einen ersten Bereich 108a in der Vakuumkammer 102 abgelenkt sein (auftreffen), wobei der Elektronenstrahl entsprechend einem ersten x-Parameterwert und einem ersten y-Parameterwert, z.B. (x1 , y1 ), abgelenkt wird. Ferner kann der Elektronenstrahl 114b in einen zweiten Bereich 108b in der Vakuumkammer 102 abgelenkt sein (auftreffen), wobei der Elektronenstrahl entsprechend einem zweiten x-Parameterwert und einem zweiten y-Parameterwert, z.B. (x2 , y2 ), abgelenkt wird. Dabei kann der Elektronenstrahl zu einem ersten Zeitpunkt (t1 ) in den ersten Bereich 108a in der Vakuumkammer 102 abgelenkt sein (auftreffen), und zu einem zweiten Zeitpunkt (t2 ) in den zweiten Bereich 108b in der Vakuumkammer 102 abgelenkt sein (auftreffen).
    Nach diesem anschaulichen Prinzip kann das Innere der Vakuumkammer 102 zumindest teilweise mit dem Elektronenstrahl abgerastert werden, wobei das Raster mittels entsprechender x-Parameterwerte und y-Parameterwerte vorgegeben sein kann oder werden kann. Mit anderen Worten kann das Abrastern basierend auf dem Ablenkparametersatz erfolgen.
  • Es versteht sich, dass sich das hierein Beschriebene nicht auf rechtwinklige kartesische Koordinaten beschränkt, da in äquivalenter oder ähnlicher Weise auch Kugelkoordinaten, oder jedes andere geeignete Koordinatensystem genutzt werden kann, welches sich beispielsweise aus einer Ähnlichkeitstransformation oder Koordinatentransformation ergibt. Im Folgenden werden im Sinne der besseren Verständlichkeit die geläufigen und anschaulichen kartesischen Koordinaten verwendet.
  • Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann der Sensor 110 derart eingerichtet sein, eine Strahlungsemission 112a, 112b und/oder Elektronenemission 112a, 112b zu erfassen (zu detektieren), welche von dem abgelenkten Elektronenstrahl 114a, 114b in dem jeweiligen Auftreffbereich 108a, 108b erzeugt werden oder werden können. Dabei kann die Strahlungsemission 112a, 112b beispielsweise emittierte Röntgenstrahlung sein oder Röntgenstrahlung aufweisen. Ferner kann die Elektronenemission 112a, 112b mindestens eines von Folgendem aufweisen: die Emission von Sekundärelektronen, die Emission von Auger-Elektronen, oder die Emission von rückgestreute Elektronen des einfallenden primären Elektronenstrahls 114a, 114b.
  • Dementsprechend kann der Sensor 110 derart eingerichtet sein, eine entsprechende Strahlungsemission und/oder Elektronenemission zu erfassen. Ferner kann der Sensor 110 eine integrierte Auswerteeinheit aufweisen, wie im Folgenden noch detaillierter beschrieben wird. Alternativ kann der Sensor 110 an eine externe Auswerteeinheit gekoppelt sein, so dass die vom Sensor 110 erfassten Emissionen ausgewertet und/oder analysiert werden können. Ferner kann der Sensor mit einem Strahlführungssystem der Ablenkvorrichtung gekoppelt sein, wobei das Strahlführungssystem derart eingerichtet sein kann, dass übermittelte Daten des Sensors mit den jeweils zugehörigen Ablenkparametern korrelieren werden.
  • Das Korrelieren der Emissionen 112a, 112b, beispielsweise über die Zeit (t) mit den x-Parameterwerten und y-Parameterwerten des abgelenkten Elektronenstrahls kann beispielsweise zum Kalibrieren der Ablenkvorrichtung des Elektronenstrahls dienen, da beispielsweise eine Zuordnung der x-Parameterwerte und y-Parameterwerte der Ablenkparameter zu einer genauen Position (über Kenntnis des Bereichs 108a, 108b) des auftreffenden Elektronenstrahls ermöglicht sein kann.
  • 1B zeigt anschaulich in einer Seitenansicht oder Querschnittsansicht die Interaktion eines einfallenden (primären) Elektronenstrahls 114a, 114b mit einem Festkörper 118 oder mit fester Materie 118. Aufgrund der Wechselwirkung des Elektronenstrahls 114a, 114b mit der Materie 118 wird ein Bereich 108a, 108b elektronisch angeregt, so dass beispielsweise Sekundärelektronen 122a, Rückstreuelektronen 122b, und/oder Röntgenstrahlung 122c aus dem elektronisch angeregten Bereich 108a, 108b emittiert werden. Diese Anregung des Bereichs 108a, 108b ist kurzzeitig, anschaulich nur in dem Zeitraum, in dem der Elektronenstrahl auf den Bereich 108a, 108b auftrifft, so dass beispielsweise die Strahlungsemission 122c und/oder die Elektronenemission 122a, 122b über die zeitliche Korrelation mit den Ablenkparameterwerten den entsprechenden Bereichen 108a, 108b zugeordnet werden können.
  • Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann zumindest ein Bereich 108a, 108b ein Referenzbereich mit bekannter Position in der Vakuumkammer 102 sein, so dass die Elektronenstrahlprozessanordnung 100 mittels der bekannten Position kalibriert werden kann, beispielsweise kann eine eindeutige Zuordnung des x-Parameterwertes und des y-Parameterwerts der Ablenkparameter P(x), P(y) zu der bekannten Position in der Vakuumkammer 102 erfolgen, so dass eine Referenzpunkt für das Vorgabe-Prozessbild bereitgestellt sein kann oder werden kann. Alternativ kann beispielsweise auch eine bestimmte Form und/oder Größe eines Bereichs 108a, 108b bekannt sein, so dass eine Referenzform und/oder eine Referenzgröße für das Vorgabe-Prozessbild bereitgestellt sind oder werden.
  • Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann die Elektronenstrahlquelle 104 eine Leistung oder maximale Leistungsaufnahme von beispielsweise mehr als 5 kW aufweisen, z.B. eine Leistung oder eine maximale Leistungsaufnahme in einem Bereich von ungefähr 5 kW bis ungefähr 1000 kW, z.B. in einem Bereich von ungefähr 10 kW bis ungefähr 800 kW, z.B. in einem Bereich von ungefähr 20 kW bis ungefähr 800 kW, so dass beispielsweise ein Material mittels der Elektronenstrahlquelle 104 aufgeschmolzen, verdampft und/oder sublimiert werden kann.
  • Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann die Elektronenstrahlquelle 104 derart eingerichtet sein, dass diese einen Hochleistungsmodus und einen Modus mit niedriger Leistung aufweist. Anschaulich kann der Hochleistungsmodus zum Schmelzen, Verdampfen oder Sublimieren eines Materials bereitgestellt sein oder werden, wobei der Modus mit niedriger Leistung (beispielsweise mit einer Leistung oder maximale Leistungsaufnahme von beispielsweise weniger als 5 kW, z.B. weniger als 1 kW) zum Abrastern des Inneren der Vakuumkammer 102 bereitgestellt sein kann oder werden kann, so dass in dem Modus mit niedriger Leistung der Sensor eine Emission ausgehend von dem elektronisch angeregten Auftreffbereich 108a, 108b des abgelenkten Elektronenstrahls 114a, 114b erfassen kann. Somit kann beispielsweise ein Beschädigen des Inneren der Vakuumkammer 102 beim Abrastern mit dem Elektronenstrahl verhindert werden.
  • Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann der Sensor einen Szintillator aufweisen, beispielsweise mit angekoppeltem Photoelektronenvervielfacher und/oder mit angekoppelter Photodiode; oder einem Halbleiterdetektor (beispielsweise einem CMOS-Detektor) aufweisen. Ferner kann der Sensor auch mehrere Detektoren aufweisen, um beispielsweise die Ausbeute und/oder Effizienz zu erhöhen.
  • Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann die Elektronenstrahlprozessanordnung 100 eine Elektronenstrahlverdampferanordnung, eine Elektronenstrahlbeschichtungsanordnung, oder eine Elektronenstrahlschmelzanordnung sein. Ferner kann die Elektronenstrahlprozessanordnung 100 mehrere Elektronenstrahlquellen 104 aufweisen, sowie beispielsweise mehrere Ablenkeinheiten 106 und/oder optional mehrere Sensoren 110.
  • Ferner kann die Elektronenstrahlprozessanordnung 100 eine Auswerteeinheit aufweisen, oder mit einer Auswerteeinheit gekoppelt sein, wie nachfolgend beschrieben. Ferner kann das Strahlführungssystem oder die Strahlführungsvorrichtung der Ablenkvorrichtung der Elektronenstrahlprozessanordnung 100 eine Auswerteeinheit aufweisen, oder mit einer Auswerteeinheit gekoppelt sein.
  • Ferner kann die Ablenkvorrichtung eine Auswerteeinheit aufweisen, oder die Auswerteeinheit, wie nachfolgend beschrieben, kann ein Bestandteil der Strahlführungsvorrichtung sein.
  • Im Folgenden werden unter anderem verschiedene Modifikationen und Konfigurationen der Elektronenstrahlprozessanordnung 100 und Details zu der Auswerteeinheit beschrieben, wobei sich die bezüglich der 1A und 1B beschriebenen grundlegenden Merkmale und Funktionsweisen analog einbeziehen lassen. Ferner können die nachfolgend beschriebenen Merkmale und Funktionsweisen analog auf die bezüglich der 1A und 1B beschriebene Elektronenstrahlprozessanordnung 100 übertragen werden oder mit der bezüglich der 1A und 1B beschriebenen Elektronenstrahlprozessanordnung 100 kombiniert werden.
  • Wie in 2A veranschaulicht ist, kann die Ablenkeinheit 106 der Ablenkvorrichtung mit einer Auswerteeinheit 216 gekoppelt sein. Mit anderen Worten können die Auswerteeinheit 216 und die Ablenkeinheit 106 oder die Auswerteeinheit 216 und die Ablenkvorrichtung miteinander kommunizieren, beispielsweise Daten 206 zumindest einseitig übertragen und/oder austauschen. Ferner kann der Sensor 110 mit der Auswerteeinheit 216 gekoppelt sein. Mit anderen Worten können die Auswerteeinheit 216 und der Sensor 110 miteinander kommunizieren, beispielsweise Daten 210 zumindest einseitig übertragen und/oder austauschen. Der Sensor 110 kann zumindest teilweise in der Vakuumkammer 102 angeordnet sein oder mit der Vakuumkammer 102 gekoppelt sein, zumindest für den Zeitraum in dem der Sensor zum Erfassen einer Emission 112a, 112b, 112c aus dem Inneren der Vakuumkammer 102 bereitgestellt sein kann.
  • Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann die Auswerteeinheit 216 derart eingerichtet sein, dass diese Ablenkparameterwertepaare P(x,y), welche die jeweilige x-y-Ablenkung des Elektronenstrahls repräsentieren können, mit einer vom Sensor 110 erfasst Emission korrelieren kann. Dabei kann die Korrelation über die Zeit erfolgen, wobei einem Ablenkparameterwertepaar P(x1 ,y1 ), welches zu einem bestimmten Zeitpunkt t(1) die Ablenkung des Elektronenstrahls definiert, mit einer vom Sensor zum gleichen Zeitpunkt t(1) erfassten Emission (beispielsweise eine Intensität von emittierten Elektronen und/oder Strahlung) korreliert werden kann. Mittels einer Verknüpfung der vom Sensor zum Zeitpunkt t(1) erfassten Emission mit einer Position, einer Form, einem Material oder Ähnlichem, können zu dem jeweiligen Ablenkparameterwertepaar P(x,y) weitere Informationen gewonnen werden, so dass damit die Ablenkparameterwertepaare und/oder die Ablenkvorrichtung kalibriert werden kann.
  • Wie in 2A veranschaulicht ist, können beispielsweise die Bereiche 108a, 108b, 108c eines Körpers 208 in der Vakuumkammer 102 verschiedene Bereiche sein; z.B. können die Bereiche 108a, 108c Randbereiche des Körpers 208 sein, welche ein Randmaterial aufweisen, und der Bereich 108b kann ein Innenbereich des Körpers 208 sein, welcher ein Innenmaterial aufweist. Der Elektronenstrahl 114a kann beispielsweise zu einem ersten Zeitpunkt t(1) basierend auf einem ersten Ablenkparameterwertepaar P(x1,y1) in den ersten Bereich 108a abgelenkt werden, beispielsweise in den ersten Randbereich 108a. Der Elektronenstrahl 114b kann beispielsweise zu einem zweiten Zeitpunkt t(2) basierend auf einem zweiten Ablenkparameterwertepaar P(x2,y2) in den zweiten Bereich 108b abgelenkt werden, beispielsweise in den Innenbereich 108b. Der Elektronenstrahl 114c kann beispielsweise zu einem dritten Zeitpunkt t(3) basierend auf einem dritten Ablenkparameterwertepaar P(x3,y3) in den dritten Bereich 108c abgelenkt werden, beispielsweise in den zweiten Randbereich 108b. Demzufolge kann sich die Emission 112a, 112c von der Emission 102b unterscheiden, beispielsweise in der Intensität der emittierten Elektronenemission (welche z.B. von der Atommasse abhängen kann) oder im Spektrum der emittieren Röntgenstrahlung (beispielsweise wird elementspezifische charakteristische Röntgenstrahlung emittiert).
  • Somit kann beispielsweise das Ablenkparameterwertepaar P(x2,y2) mittels des Sensors 110 als ein Ablenkparameterwertepaar identifiziert werden, welches den Elektronenstrahl in den Bereich 108b ablenkt, und die Ablenkparameterwertepaare P(x1,y1), P(x3,y3) können beispielsweise als Ablenkparameterwertepaare identifiziert werden, welche den Elektronenstrahl in die Bereiche 108a, 108c ablenken. Nach diesem Prinzip können beispielsweise alle Ablenkparameterwertepaare identifiziert werden, welches den Elektronenstrahl in den Bereich 108b ablenken, indem der Elektronenstrahl das Innere der Vakuumkammer 102 zumindest teilweise abscannt oder abrastert. Damit kann beispielsweise der Parametersatz angepasst werden (die Ablenkvorrichtung kann kalibriert werden); z.B. können Limits ermittelt und/oder eingerichtet werden die die Ablenkung des Elektronenstrahls beispielsweise in den Bereich 108b limitieren. Beispielsweise kann ein Tiegel 208 einen Randbereich 108a, 108c und ein zu verdampfendes Material in dem Innenbereich 108b aufweisen, wobei beispielsweise der Elektronenstrahl nur auf das zu verdampfende Material in dem Innenbereich 108b auftreffen soll. Das Kalibrieren der Ablenkvorrichtung kann beispielsweise relativ zu einem Tiegel (oder mehreren Tiegeln) erfolgen, welcher in der Vakuumkammer 102 angeordnet ist, wobei in diesem Fall keine absoluten Koordinaten und/oder Positionen berücksichtigt werden müssen.
  • Mittels der von dem Sensor gewonnenen Informationen kann somit ein sehr einfaches Einrichten und/oder Kalibrieren einer Elektronenstrahlprozessanordnung 100 ermöglicht sein oder werden.
  • Ferner können die Form, die Position, die Lage, und Ähnliches des Körpers 208 bekannt oder vorgegeben sein, so dass die Ablenkparameterwertepaare P(x,y) zu jeweils den tatsächlichen Auftreffbereichen 108a, 108b, 108c des Elektronenstrahls zugeordnet werden können. Somit können beispielsweise Abweichungen zwischen dem theoretischen Auftreffbereich des abgelenkten Elektronenstrahls ausgehend von dem jeweiligen (beispielsweise unkalibrierten) Ablenkparameterwertepaar P(x,y) und dem tatsächlichen Auftreffbereich des Elektronenstrahls erfasst werden. Anschaulich können beispielsweise die Ablenkparameterwertepaare bestimmt werden, die als ein Prozessbild beispielsweise ein Kreis oder ein Quadrat oder eine andere Form oder ein anders Muster ergeben, welche dann das Vorgabe-Prozessbild definieren. Ferner kann beispielsweise das in der Vakuumkammer 102 erzeugte Prozessbild bestimmt werden (z.B. mittels eines Elektronenbildes und/oder eines Elementverteilungsbildes), welches aus dem entsprechenden Vorgabe-Prozessbild entsteht, so dass dann eine Transformation für die Ablenkparameter ermittelt werden kann, z.B. mittels der Auswerteeinheit oder Auswertevorrichtung, so dass das erzeugte Prozessbild, welches mittels der transformierten Ablenkparameter erzeugt wird, mit dem Vorgabe-Prozessbild im Wesentlichen identisch ist oder zumindest dem Vorgabe-Prozessbild ähnlich ist.
  • Mit anderen Worten kann beispielsweise aus dem Unterschied zwischen dem Vorgabe-Prozessbild und dem tatsächlich erzeugten Prozessbild eine Transformation ermittelt werden (z.B. von oder mittels der Auswerteeinheit oder Auswertevorrichtung), welcher ein zu erzielendes Prozessbild unterzogen werden muss, um als Vorgabe-Prozessbild das entsprechende zu erzielende Prozessbild auch tatsächlich zu erzeugen. Beispielsweise kann es notwendig sein, um einen Kreis als tatsächliches Prozessbild zu erhalten, diesen Kreis entsprechen der ermittelten Transformation in eine andere Form, beispielsweise eine Ellipse, zu transformieren. Mit dieser Ellipse als Vorgabe-Prozessbild wird dann ein Kreis als tatsächliches Prozessbild erzeugt.
  • Ferner kann beispielsweise aus dem Unterschied zwischen dem Vorgabe-Prozessbild und dem tatsächlich erzeugten Prozessbild eine Transformation ermittelt werden (z.B. von oder mittels der Auswerteeinheit oder Auswertevorrichtung), welcher der Parametersatz unterzogen werden muss, um ein Prozessbild zu erzeugen, welches mit dem Vorgabe-Prozessbild übereinstimmt. Beispielsweise kann es notwendig sein, die Ablenkparameter zu transformieren, also die Elektronenstrahlprozessanordnung 100 zu kalibrieren, so dass beispielsweise ein Kreis (oder jede andere Form) als Vorgabe-Prozessbild verwendet werden kann, um als erzeugtes Prozessbild einen ähnlichen und/oder identischen Kreis zu erhalten.
  • 2B veranschaulicht beispielhaft, bezogen auf 2A, die vom Sensor 110 erfassten Intensitäten der Emissionen 112a, 112b, 112c. Der Sensor kann beispielsweise derart eingerichtet sein, dass die jeweiligen erfassten Intensitäten der Emission Ia, Ib, Ic den entsprechenden Zeiten t(a), t(b), t(c) zugeordnet sein können. Die Daten 210 können beispielsweise zu der Auswerteeinheit 216 übertragen werden. Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann die Auswerteeinheit 216 ein Teil der Ablenkvorrichtung sein, beispielsweise integriert in die Strahlführungsvorrichtung. Ferner kann die Auswerteeinheit 216 ein mobiles Gerät sein oder als ein mobiles Gerät eingerichtet sein, so dass eine kosteneffiziente Möglichkeit geschaffen wird, mehrere Elektronenstrahlprozessanordnung 100 zu kalibrieren, da ein dauerhaftes Befestigen der Auswerteeinheit 216 an der oder ein dauerhaftes Integrieren Auswerteeinheit 216 der in die Elektronenstrahlprozess-anordnung 100 nicht zwingend erforderlich sein kann.
  • 2C veranschaulicht beispielhaft, bezogen auf 2A und 2B, die von der Ablenkeinheit 106 oder von der Ablenkvorrichtung (z.B. von der Strahlführungsvorrichtung) an die Auswerteeinheit 216 übertragenen Daten. Dabei können die Ablenkeinheit 106, die Ablenkvorrichtung und/oder die Strahlführungsvorrichtung derart eingerichtet sein, dass die jeweiligen Ablenkparameterwertepaare Pa(x1,yl), Pb(x2,y2), Pc(x3,y3) zu den entsprechenden Zeiten t(a), t(b), t(c) zugeordnet sein können. Es versteht sich, dass die Zeiten t(a), t(b), t(c) bezogen auf die Ablenkparameterwertepaare mit denen des Sensors korreliert sind.
  • Daher kann mittels der Auswerteeinheit 216 eine Zuordnung erfolgen, basierend auf den Zeiten t(a), t(b), t(c), welche die vom Sensor erfasste Intensität Ia, Ib, Ic mit den jeweiligen Ablenkparameterwertepaaren Pa(x1,y1), Pb(x2,y2), Pc(x3,y3) korreliert. Mittels dieser Zuordnung kann ein Emissionsbild (Elektronenbild, oder ein Intensitätsbild einer Röntgenstrahlung) erzeugt werden, wobei beispielsweise die Ablenkparameterwertepaare die Bildpunkte definieren und die Intensität den Wert zu den Bildpunkten (z.B. eine Graustufe, wobei die Helligkeit der Bildpunkte Pa(x1,y1), Pb(x2,y2), Pc(x3,y3) beispielsweise mit der Intensität Ia, Ib, Ic korreliert ist). Anschaulich können die vom Sensor erfasste Intensität Ia, Ib, Ic und die von der Ablenkvorrichtung bereitgestellten Ablenkparameterwertepaare Pa(x1,y1), Pb(x2,y2), Pc(x3,y3) ein Bild repräsentieren, welches auf einem Bildgebungsverfahren mittels Abrasterns beruht.
  • Das Emissionsbild kann dazu dienen, die Ablenkparameterwertepaare zu den absoluten Positionen in der Kammer zuzuordnen.
  • Wie in 2D veranschaulicht ist, bezogen auf 2A, 2B und 2C, kann mittels zusätzlicher Informationen über die Beschaffenheit des Körpers 208 den Ablenkparameterwertepaaren Pa(x1,y1), Pb(x2,y2), Pc(x3,y3) der entsprechende Auftreffbereich 108a, 108b, 108c zugeordnet werden.
  • Gemäß verschiedenen Ausführungsformen können mittels eines Sensors 110, wie hierin beschrieben, auch mehrere Elektronenstrahlquellen 104 gleichzeitig oder nacheinander in analoger Weise kalibriert werden. Ferner kann der Sensor 110 ein exakteres Kalibrieren ermöglichen, als das manuell, beispielsweise wie herkömmlich mit bloßem Auge, durchgeführt werden könnte. Ferner kann das Transformieren der Ablenkparameter für jede Elektronenstrahlquelle separat erfolgen, so dass jeder Elektronenstrahlquelle der entsprechend kalibrierte (transformierten) Parametersatz zugeordnet ist, so dass ein gemeinsames Vorgabe-Prozessbild von allen Elektronenstrahlquellen korrekt umgesetzt werden kann.
  • 3 zeigt eine Elektronenstrahlprozessanordnung 100 in einer schematischen Seitenansicht oder Querschnittsansicht, wobei die Elektronenstrahlprozessanordnung 100 mehrere Elektronenstrahlquellen 104a, 104b, 104c und entsprechend mehrere Ablenkeinheiten 106a, 106b, 106c aufweist. Ferner kann die Elektronenstrahlprozessanordnung 100 beispielsweise mehrere Tiegel 208a, 208b (z.B. Schmelztiegel, Verdampfungstiegel, oder Ähnliches) aufweisen.
  • Gemäß verschiedenen Ausführungsformen können mittels des Sensors 110 und der Auswerteeinheit 216, wie vorangehend beschrieben, der erste Elektronenstrahl 104a der ersten Elektronenstrahlquelle 104a relativ zu dem ersten Tiegel 208a und/oder relativ zu beiden Tiegeln 208a, 208b kalibriert werden. Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann eine erste Transformation für die erste Elektronenstrahlquelle 104a ermittelt werden, so dass ein zu erzielendes Prozessbild erzeugt werden kann. Anschließend kann der zweite Elektronenstrahl 104b der zweiten Elektronenstrahlquelle 104b relativ zu dem ersten Tiegel 208a und/oder relativ zu beiden Tiegeln 208a, 208b kalibriert werden. Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann eine zweite Transformation für die zweite Elektronenstrahlquelle 104b ermittelt werden, so dass ein zu erzielendes Prozessbild erzeugt werden kann. In analoger Weise können beliebig viele weitere Elektronenstrahlquellen (z.B. die dritte Elektronenstrahlquelle 104c) kalibriert werden.
  • Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann unter Berücksichtigung der jeweiligen Transformation der Ablenkparameter zum Ansteuern der Ablenkeinheiten der Elektronenstrahlquellen ein gemeinsames Prozessbild mit mehreren Elektronenstrahlquellen erzeugt werden. Mit anderen Worten können die Elektronenstrahlquellen 104 mittels des Sensors und der Auswerteeinheit 216, wie bereits beschrieben, relativ zu den Tiegeln 208a, 208b kalibriert werden aber auch gleichzeitig relativ zueinander, so dass beispielsweise mehrere Elektronenstrahlen in den selben Bereich 108a auf den Tiegel 208a auftreffen können, wie in 3 veranschaulicht ist. Dabei können die mehreren Elektronenstrahlquellen und/oder Ablenkeinheiten (sowie die Ablenkvorrichtung) derart kalibriert und/oder eingerichtet sein, dass die Elektronenstrahlen 114a, 114b beispielsweise ausschließlich auf den Innenbereich 208a des Tiegels 208a auftreffen und somit kein Material von dem Randbereich 208r des Tiegels 208a abtragen; wobei beispielsweise die Ablenkparameterwerte für die Ablenkung der Elektronenstrahlen entsprechend limitiert sein können.
  • Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann das Transformieren der Ablenkparameter für die Ablenkeinheit der jeweiligen Elektronenstrahlquelle ermöglichen, dass nur ein einzelnes Vorgabe-Prozessbild benötigt wird um mit mehreren Elektronenstrahlen das entsprechend identische und/oder ähnliche Prozessbild zu erzeugen. Andernfalls müsste, da sich die jeweiligen Strahlverläufe der Elektronenstrahlen in der Vakuumkammer 102 unterscheiden können, für jede der Elektronenstrahlquellen ein anderes Vorgabe-Prozessbild bereitgestellt sein oder werden.
  • Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann die Auswerteeinheit 216 derart eingerichtet sein, dass diese eine oder mehrere Elektronenstrahlquellen 104a, 104b, 104c ansteuert, d.h. beispielsweise die Ablenkparameter vorgibt für die mehreren Ablenkeinheiten 106a, 106b 106c.
  • Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann eine Elektronenkanone einer Elektronenstrahlprozessanordnung 100 zum Erzeugen eines Elementverteilungsbildes und/oder Elektronenbildes des Inneren einer Vakuumkammer mittels eines bildgebenden Rasterverfahrens verwendet werden. Ferner kann die Elektronenstrahlprozessanordnung 100 auf der Grundlage des erzeugten Elementverteilungsbildes und/oder Elektronenbildes kalibriert werden, wie vorangehend beschrieben. Gemäß verschiedenen Ausführungsformen können die Ablenkparameter und/oder die Ablenkparameterwerte zum Ablenken eines Elektronenstrahls oder zum Ablenken mehrerer Elektronenstrahlen auf der Grundlage des erzeugten Elementverteilungsbildes und/oder Elektronenbildes transformiert werden, wie vorangehend beschrieben.
  • Gemäß verschiedenen Ausführungsformen können mehrere Elektronenkanonen einer Elektronenstrahlprozessanordnung 100 zum Erzeugen mehrerer Elementverteilungsbilder und/oder mehrerer Elektronenbilder des Inneren einer Vakuumkammer mittels jeweils eines bildgebenden Rasterverfahrens verwendet werden. Ferner kann die Elektronenstrahlprozessanordnung 100 auf der Grundlage der mehreren erzeugten Elementverteilungsbilder und/oder Elektronenbilder kalibriert werden, wie vorangehend beschrieben. Dabei kann das Kalibrieren der Elektronenstrahlprozessanordnung 100 das Kalibrieren der Elektronenstrahlführung der mehreren Elektronenstrahlquellen aufweisen, zum einen relativ zu einer Struktur (z.B. einem Tiegel) im Kammerinneren und zum anderen relativ zueinander, so dass mittels mehrerer Elektronenstrahlquellen ein gemeinsames Prozessbild erzeugt werden kann.
  • In 4 ist ein schematisches Ablaufdiagramm für ein Verfahren 400 zum Kalibrieren einer Elektronenstrahlprozessanordnung 100 dargestellt, wobei das Verfahren Folgendes aufweisen kann: in 410, das Abrastern eines Bereichs innerhalb einer Vakuumkammer mittels eines Elektronenstrahls, wobei der Elektronenstrahl entsprechend vorgegebener Ablenkparameter mittels einer Ablenkvorrichtung abgelenkt wird; in 420, das Erfassen von einer beim Abrastern an einem jeweiligen Auftreffbereich des abgelenkten Elektronenstrahls erzeugten Strahlungsemission und/oder Elektronenemission; in 430, das Erzeugen eines Elementverteilungsbildes und/oder Elektronenbildes des Inneren der Vakuumkammer mittels eines bildgebenden Rasterverfahrens basierend auf der beim Abrastern erfassten Strahlungsemission und/oder Elektronenemission; und, in 440, das Korrelieren der Ablenkparameter mit den Auftreffbereichen des Elektronenstrahls unter Berücksichtigung des erzeugten Elementverteilungsbildes und/oder Sekundärelektronenbildes.
  • Das Verfahren 400 zum Kalibrieren einer Elektronenstrahlprozessanordnung 100 kann die vorangehend beschriebenen Merkmale und Funktionsweisen analog oder an das Verfahren angepasst mit einbeziehen.
  • Alternativ kann das Verfahren 400 zum Kalibrieren einer Elektronenstrahlprozessanordnung 100 in 440 aufweisen: Ermitteln einer Transformation für ein zu erzielenden Prozessbild zum Bereitstellen eines Vorgabe-Prozessbildes, welches mittels der Ablenkparameter umgesetzt werden kann, so dass ein Prozessbild erzeugt werden kann, wobei die Transformation dadurch bestimmt ist, die Unterschiede zwischen dem zu erzielenden Prozessbild und dem (tatsächlich) erzeugten Prozessbild zu minimieren.
  • Alternativ kann das Verfahren 400 zum Kalibrieren einer Elektronenstrahlprozessanordnung 100 in 440 aufweisen: Ermitteln einer Transformation für die Ablenkparameter (oder den Ablenkparametersatz), wobei die Transformation dadurch bestimmt ist, Unterschiede zwischen einem Vorgabe-Prozessbild und einem mittels der Ablenkparameters erzeugten Prozessbild zu minimieren. Mit anderen Worten können die entsprechenden Ablenkparameter derart angepasst sein oder werden, dass das zu erzielende Prozessbild als Vorgabe-Prozessbild genutzt werden kann und das erzeugte Prozessbild im Wesentlichen gleich dem Vorgabe-Prozessbild ist.
  • Ferner kann das Verfahren 400 zum Kalibrieren einer Elektronenstrahlprozessanordnung 100 in 440 aufweisen: Limitieren der Ablenkparameterwerte eines Ablenkparameters (oder eines Ablenkparametersatzes) zum Ablenken eines bereitgestellten Elektronenstrahls basierend auf dem erzeugten Elementverteilungsbild und/oder Elektronenbild, so dass der Elektronenstrahl in einen vordefinierten Bereich abgelenkt wird oder werden kann.
  • In 5 ist ein schematisches Ablaufdiagramm für ein Verfahren 500 zum Betreiben eines Elektronenstrahlverdampfers oder einer Elektronenstrahlschmelzvorrichtung dargestellt, wobei das Verfahren Folgendes aufweisen kann: in 510, das Abrastern einer Vielzahl von Bereichen innerhalb einer Vakuumkammer mittels eines Elektronenstrahls; in 520, das Erfassen von einer in dem jeweiligen Bereich des Elektronenstrahls erzeugten Strahlungsemission und/oder Elektronenemission zum Erzeugen eines Elementverteilungsbildes und/oder eines Elektronenbildes des Inneren der Vakuumkammer; und, in 530, das Kalibrieren des Parametersatzes unter Berücksichtigung des erzeugten Elementverteilungsbildes und/oder Sekundärelektronenbildes.
  • Ferner kann das Verfahren 500 zum Betreiben eines Elektronenstrahlverdampfers oder einer Elektronenstrahlschmelzvorrichtung, Folgendes aufweisen: in 510, das Abrastern einer Vielzahl von Bereichen innerhalb einer Vakuumkammer mittels mehrerer Elektronenstrahlen; und, in 520, das Erfassen von einer in dem jeweiligen Bereich des Elektronenstrahls erzeugten Strahlungsemission und/oder Elektronenemission zum Erzeugen mehrerer Elementverteilungsbilder und/oder mehrerer Elektronenbilder (Sekundärelektronenbilder) des Inneren der Vakuumkammer.
  • Ferner kann das Verfahren 500 zum Betreiben eines Elektronenstrahlverdampfers oder einer Elektronenstrahlschmelzvorrichtung aufweisen: in 530, das Kalibrieren der mehreren Elektronenstrahlen mittels der mehreren erzeugten Elementverteilungsbilder und/oder Elektronenbilder (Sekundärelektronenbilder).
  • 6 zeigt beispielhaft in einer schematischen Ansicht eine Auswertevorrichtung 600, gemäß verschiedenen Ausführungsformen, wobei die Auswertevorrichtung 600 Folgendes aufweisen kann: eine erste Schnittstelle 602, eingerichtet zur Kommunikation mit einer Elektronenstrahl-Ablenkvorrichtung 106, wobei mittels der Elektronenstrahl-Ablenkvorrichtung 106 ein mittels einer Elektronenquelle erzeugter Elektronenstrahl in einer Elektronenstrahlprozessanordnung 100 entsprechend einem Ablenkparametersatz S(P(x),P(y)) abgelenkt werden kann, wobei die erste Schnittstelle ferner eingerichtet ist zum Empfangen des Ablenkparametersatzes 206 (und/oder der jeweiligen Ablenkparameterwerte der Ablenkparameter) von der Elektronenstrahl-Ablenkvorrichtung 106; eine zweite Schnittstelle 604, eingerichtet zur Kommunikation mit einem Sensor 110, wobei der Sensor innerhalb der Elektronenstrahlprozessanordnung 100 eine mittels des Elektronenstrahls in einem Auftreffbereich erzeugten Strahlungsemission und/oder Elektronenemission erfassen kann, wobei die zweite Schnittstelle 604 ferner eingerichtet ist zum Empfangen von mittels des Sensors ermittelten Sensordaten 210, welche die erfasste Strahlungsemission und/oder Elektronenemission repräsentieren; und eine Auswerteeinheit 606, eingerichtet derart, dass sie die empfangenen Ablenkparameter des Ablenkparametersatzes zum Ablenken des Elektronenstrahls und die empfangenen Sensordaten des Sensors miteinander korreliert (602d, 604d), womit ein Basis-Parametersatz erzeugt wird zum Auswerten des jeweiligen Auftreffbereichs des Elektronenstrahls.
  • Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann die Auswertevorrichtung 600 die Merkmale und Funktionsweisen der Auswerteeinheit 216, wie vorangehend beschrieben, aufweisen. Ferner kann die Auswertevorrichtung 600 Folgendes aufweisen: eine erste Schnittstelle 602, eingerichtet zur Kommunikation mit einer Elektronenstrahl-Ablenkvorrichtung wobei mittels der Elektronenstrahl-Ablenkvorrichtung mehrere Elektronenstrahlen in einer Elektronenstrahlprozessanordnung 100 entsprechend jeweils einem Ablenkparametersatz S(P(x),P(y)) abgelenkt werden können, wobei die erste Schnittstelle ferner eingerichtet ist zum Empfangen der mehreren Ablenkparametersätze 206 (und/oder der jeweiligen Ablenkparameterwerte der Ablenkparameter der mehreren Ablenkparametersätze 206) von der Elektronenstrahl-Ablenkvorrichtung 106 (oder von den mehrere Ablenkeinheiten 106); eine zweite Schnittstelle 604, eingerichtet zur Kommunikation mit einem Sensor 110, wobei der Sensor 110 eingerichtet ist innerhalb der Elektronenstrahlprozessanordnung 100 jeweils eine mittels jeweils einem Elektronenstrahl der mehreren Elektronenstrahlen in einem Auftreffbereich erzeugte Strahlungsemission und/oder Elektronenemission zu erfassen, wobei die zweite Schnittstelle 604 ferner eingerichtet ist zum Empfangen von mittels des Sensors ermittelten Sensordaten 210, welche die erfassten Strahlungsemissionen und/oder Elektronenemissionen repräsentieren; und eine Auswerteeinheit 606, eingerichtet derart, dass diese die empfangenen Ablenkparameter der Ablenkparametersätze zum Ablenken der mehreren Elektronenstrahlen und die empfangenen Sensordaten des Sensors miteinander korreliert (602d, 604d), womit ein Basis-Parametersatz 606d erzeugt wird zum Kalibrieren der Elektronenstrahlprozessanordnung 100.
  • Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann der Basis-Parametersatz zum Ermitteln der Transformation dienen, wie vorangehend beschrieben ist. Ferner kann der Basis-Parametersatz Referenzdaten enthalten, welche die Ablenkparameter mit den entsprechenden tatsächlichen Auftreffbereichen des abgelenkten Elektronenstrahls korrelieren. Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann der Basis-Parametersatz eine Menge an Parameterwerten aufweisen, welche beispielsweise ein zu erzielendes Prozessbild erzeugen und/oder welche ein Ablenken des Elektronenstrahls auf einen vorbestimmten Bereich (oder ein vorgegebenes Muster) limitieren.
  • Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann eine Elektronenstrahlprozessanordnung Folgendes aufweisen: eine Vakuumkammer; mehrere Elektronenstrahlquellen zum Bereitstellen mehrerer Elektronenstrahlen in der Vakuumkammer, eine Ablenkvorrichtung aufweisend mehrere Ablenkeinheiten zum Ablenken der mehreren Elektronenstrahlen jeweils in einen Auftreffbereich in der Vakuumkammer; mindestens einen Sensor zum Erfassen jeweils einer in einem Auftreffbereich der mehreren abgelenkten Elektronenstrahlen erzeugten Strahlungsemission und/oder Elektronenemission.
  • Ferner kann die Ablenkvorrichtung eine Strahlführungsvorrichtung aufweisen, mittels der basierend auf einem vorgegebenen Prozessbild mehrere Ablenkparametersätze, jeweils aufweisend eine Menge an Ablenkparameterwerten, bereitgestellt werden, wobei die mehreren Elektronenstrahlen basierend auf den Ablenkparameterwerten der mehreren Ablenkparametersätze abgelenkt werden. Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann jeweils ein Ablenkparametersatz der mehreren Ablenkparametersätze für jeweils eine Ablenkeinheit der mehreren Ablenkeinheiten bereitgestellt sein oder werden. Ferner kann die Auswerteeinheit 206 oder die Auswertevorrichtung 606 derart eingerichtet sein, dass für jeweils die Ablenkparameter der mehreren Ablenkparametersätze eine Transformation ermittelt wird oder werden kann.
  • Ferner kann die Elektronenstrahlprozessanordnung eine Auswertevorrichtung aufweisen, zum Transformieren der Ablenkparameterwerte der mehreren Ablenkparametersätze so dass ein entsprechen gemeinsames zu erzielendes Prozessbild mittels der mehreren Elektronenstrahlen erzeugt werden kann, beispielsweise aus genau einem vorgegebenen Prozessbild.
  • Anschaulich wird die Elektronenstrahlprozessanordnung 100 derart kalibriert, dass mittels der mehreren Elektronenstrahlquellen ein gemeinsames Prozessbild erzeugt werden kann, wobei für jede Elektronenstrahlquelle der mehreren Elektronenstrahlquellen eine Ablenkparametertransformation ermittelt wird, so dass die Elektronenstrahlen zueinander und/oder relativ zu einer Struktur (z.B. Tiegel) in der Vakuumkammer 102 kalibriert sind.
  • Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann eine Elektronenstrahlprozessanordnung 100 und ein entsprechendes Verfahren zum Betreiben einer Elektronenstrahlprozessanordnung 100 bereitgestellt sein, wobei die Elektronenstrahlprozessanordnung 100 mittels eines Sensors und einem entsprechenden Abrastern mittels mehrerer Elektronenstrahlen derart kalibriert werden kann, dass beispielsweise mittels der mehreren Elektronenstrahlen ein gemeinsames Prozessbild erzeugt werden kann. Mit anderen Worten können mehreren Elektronenstrahlen auf einen gemeinsamen Bereich gerichtet werden, da die mehreren Elektronenstrahlquellen und die Ablenkvorrichtung entsprechend kalibriert sind. Dabei kann für jede Elektronenstrahlquelle eine eigene Transformationsmatrix (oder ein Operator) ermittelt werden. Ferner kann für jede Elektronenstrahlquelle der mehreren Elektronenstrahlquellen das gleiche (ein gemeinsames) vorgegebenes Prozessbild verwendet werden.
  • Die Transformation der Ablenkparameter kann es beispielsweise ermöglichen, dass ein vorgegebenes Prozessbild gleichzeitig von allen Elektronenstrahlen korrekt in ein tatsächliches Prozessbild übertragen wird, da die Transformation der Ablenkparameter alle Elektronenstrahlen (und Elektronenstrahlquellen und Ablenkeinheiten) separat berücksichtigt.
  • Gemäß verschiedenen Ausführungsformen können auch mehrere Sensoren 110 in eine Elektronenstrahlprozessanordnung 100 integriert sein oder werden, da die Elektronenstrahlprozessanordnung 100 oder die Vakuumkammer 102 beispielsweise groß sein kann, beispielsweise eine Breite von 4 m aufweisen kann, so dass es zu Abschattungseffekten kommen kann, oder so dass der Weg für die Emission zu dem Sensor zu groß ist. Daher können beispielsweise drei Sensoren in der Vakuumkammer 102 symmetrisch angeordnet und/oder verteilt sein, z.B. mit einem Abstand von ungefähr 1 m zueinander.
  • Ferner kann die Auswerteeinheit 216 oder die Auswertevorrichtung 606 derart eingerichtet sein, dass mittels mehrerer Sensoren 110 ein dreidimensionales Elektronenbild erzeugt und/oder bereitgestellt werden kann, welches beispielsweise zusätzliche Tiefeninformationen enthalten kann. Dabei kann das dreidimensionale Elektronenbild aus dem Auftreffort des abgelenkten Elektronenstrahls und dem Laufzeitunterschied aufgrund der Anordnung der mehreren Sensoren in der Vakuumkammer 102 rekonstruiert werden.
  • Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann das Innere der Vakuumkammer 102 mittels des beschriebenen Sensors und dem im Rasterverfahren bewegten Elektronenstrahl abgebildet werden, wobei auch dreidimensionale Strukturen in der Vakuumkammer 102 genau erfasst werden können, da das beschrieben bildgebenden Rasterverfahren eine sehr große Tiefenschärfe bzw. Schärfentiefe aufweist.

Claims (13)

  1. Elektronenstrahlprozessanordnung aufweisend: • eine Vakuumkammer (102); • mindestens eine Elektronenstrahlquelle (104) zum Bereitstellen mindestens eines Elektronenstrahls (114a, 114b) in der Vakuumkammer (102), • eine Ablenkvorrichtung (106) zum Ablenken des mindestens einen Elektronenstrahls in mehrere Auftreffbereiche (108a, 108b) in der Vakuumkammer (102); und • mindestens einen Sensor (110) zum Erfassen einer in einem Auftreffbereich (108a, 108b) des mindestens einen abgelenkten Elektronenstrahls erzeugten Strahlungsemission und/oder Elektronenemission (112a, 112b), • wobei die Elektronenstrahlquelle (104) ferner derart eingerichtet ist, in einem ersten Betriebsmodus zu einer Kalibrierung der Ablenkvorrichtung mit einer ersten Leistung eine Röntgenstrahlungsemission und/oder Elektronenemission in dem Auftreffbereich (108a, 108b) des mindestens einen abgelenkten Elektronenstrahls (114a, 114b) zu erzeugen, und • wobei die Elektronenstrahlquelle (104) ferner derart eingerichtet ist, in einem zweiten Betriebsmodus, einem Hochleistungsmodus, mit einer zweiten Leistung ein Material in dem Auftreffbereich (108a, 108b) des mindestens einen abgelenkten Elektronenstrahls (114a, 114b) zu schmelzen, zu verdampfen und/oder zu sublimieren • wobei die erste Leistung geringer ist als die zweite Leistung.
  2. Elektronenstrahlprozessanordnung gemäß Anspruch 1, wobei die Ablenkvorrichtung (106) mindestens eine Ablenkeinheit (106) und eine Strahlführungsvorrichtung zum Ablenken des mindestens einen Elektronenstrahls aufweist, wobei die Strahlführungsvorrichtung ferner derart eingerichtet ist, den mindestens einen Elektronenstrahl basierend auf Ablenkparametern mindestens eines Ablenkparametersatzes mittels der Ablenkeinheit (106) abzulenken.
  3. Elektronenstrahlprozessanordnung gemäß Anspruch 2, ferner aufweisend: eine Auswerteeinheit (216) derart eingerichtet, die Ablenkparameter des mindestens einen Ablenkparametersatzes mit den von dem mindestens einen Sensor (110) in dem ersten Betriebsmodus erfassten Daten zu korrelieren, zum Erzeugen eines Abbildes des Inneren der Vakuumkammer.
  4. Elektronenstrahlprozessanordnung gemäß Anspruch 3, wobei die Auswerteeinheit (216) ferner derart eingerichtet ist, die Position des Auftreffbereichs des mindestens einen abgelenkten Elektronenstrahls in der Vakuumkammer (102) zu den entsprechenden Ablenkparametern des mindestens einen Ablenkparametersatzes zuzuordnen.
  5. Elektronenstrahlprozessanordnung gemäß Anspruch 3 oder 4, wobei die Auswerteeinheit (216) ferner derart eingerichtet ist, eine Transformation für die Ablenkparameter des mindestens einen Ablenkparametersatzes zu ermitteln, so dass mittels der Ablenkvorrichtung der Elektronenstrahl entlang einer Trajektorie abgelenkt werden kann unter Berücksichtigung der Transformation der Ablenkparameter des mindestens einen Ablenkparametersatzes, wobei die Trajektorie im Wesentlichen einer mittels der Strahlführungsvorrichtung vorgegebenen Soll-Trajektorie entspricht.
  6. Elektronenstrahlprozessanordnung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei der mindestens eine Sensor (110) zum Erfassen einer Röntgenstrahlungsemission, Sekundärelektronenemission und/oder Rückstreuelektronenemission eingerichtet ist.
  7. Elektronenstrahlprozessanordnung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei die mindestens eine Elektronenstrahlquelle (104) mehrere Elektronenstrahlquellen aufweist, zum Bereitstellen mehrerer Elektronenstrahlen in der Vakuumkammer (102), wobei ferner die Ablenkvorrichtung (106) derart eingerichtet ist, dass jeweils die mehreren Elektronenstrahlen der mehreren Elektronenstrahlquellen in mehrere Auftreffbereiche in der Vakuumkammer (102) abgelenkt werden können.
  8. Elektronenstrahlprozessanordnung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei der mindestens eine Sensor (110) mehrere Sensoren zum Erfassen der erzeugten Strahlungsemission und/oder Elektronenemission aufweist.
  9. Elektronenstrahlprozessanordnung gemäß Anspruch 8, wobei die mehreren Sensoren an verschiedenen Positionen in der Vakuumkammer (102) angeordnet sind.
  10. Verwenden einer Elektronenkanone eines Elektronenstrahlverdampfers oder eines Elektronenstrahlschmelzers zum Erzeugen eines Elementverteilungsbildes und/oder Elektronenbildes des Inneren einer Vakuumkammer mittels eines bildgebenden Rasterverfahrens, wobei ein Elektronenstrahl der Elektronenkanone mit einer gegenüber einem Hochleistungsmodus niedrigen Leistung betrieben wird, um das Innere der Vakuumkammer abzurastern.
  11. Verfahren zum Kalibrieren einer Elektronenstrahlprozessanordnung, das Verfahren aufweisend: • Einstellen einer Leistung eines Elektronenstrahls der Elektronenstrahlprozessanordnung auf eine gegenüber einem Hochleistungsmodus niedrige Leistung; • Abrastern eines Bereichs innerhalb einer Vakuumkammer (102) mittels des Elektronenstrahls, wobei der Elektronenstrahl entsprechend vorgegebener Ablenkparameter mittels einer Ablenkvorrichtung (106) abgelenkt wird; • Erfassen von einer beim Abrastern an einem jeweiligen Auftreffbereich (108a, 108b) des abgelenkten Elektronenstrahls erzeugten Strahlungsemission und/oder Elektronenemission; • Erzeugen eines Elementverteilungsbildes und/oder Elektronenbildes des Inneren der Vakuumkammer (102) mittels eines bildgebenden Rasterverfahrens basierend auf der beim Abrastern erfassten Strahlungsemission und/oder Elektronenemission; und • Korrelieren der Ablenkparameter mit den Auftreffbereichen des Elektronenstrahls unter Berücksichtigung des erzeugten Elementverteilungsbildes und/oder Elektronenbildes.
  12. Verfahren zum Betreiben eines Elektronenstrahlverdampfers oder eines Elektronenstrahlschmelzers, das Verfahren aufweisend: • Einstellen einer Leistung eines Elektronenstrahls der Elektronenstrahlprozessanordnung auf eine gegenüber einem Hochleistungsmodus niedrige Leistung; • Abrastern einer Vielzahl von Bereichen innerhalb einer Vakuumkammer (102) mittels eines Elektronenstrahls basierend auf einem Parametersatz; • Erfassen von einer in dem jeweiligen Bereich des Elektronenstrahls erzeugten Strahlungsemission und/oder Elektronenemission zum Erzeugen eines Elementverteilungsbildes und/oder Elektronenbildes des Inneren der Vakuumkammer • Kalibrieren des Parametersatzes unter Berücksichtigung des erzeugten Elementverteilungsbildes und/oder Sekundärelektronenbildes.
  13. Mobile Auswertevorrichtung (216), eingerichtet zum Kalibrieren mehrerer Elektronenstrahlprozessanordnungen, aufweisend: • eine erste Schnittstelle (602), eingerichtet zur Kommunikation mit einer Elektronenstrahl-Ablenkvorrichtung, wobei mittels der Elektronenstrahl-Ablenkvorrichtung ein mittels einer Elektronenquelle erzeugter Elektronenstrahl in einer Elektronenstrahlprozessanordnung entsprechend einem Ablenkparametersatz abgelenkt werden kann, wobei die erste Schnittstelle ferner eingerichtet ist zum Empfangen des Ablenkparametersatzes von der Elektronenstrahl-Ablenkvorrichtung; • eine zweite Schnittstelle (604), eingerichtet zur Kommunikation mit einem Sensor, wobei der Sensor innerhalb der Elektronenstrahlprozessanordnung eine mittels des Elektronenstrahls in einem Auftreffbereich erzeugte Strahlungsemission und/oder Elektronenemission erfassen kann, wobei die zweite Schnittstelle ferner eingerichtet ist zum Empfangen von mittels des Sensors ermittelten Sensordaten, welche die erfasste Strahlungsemission und/oder Elektronenemission repräsentieren; • und eine Auswerteeinheit (606), eingerichtet derart, dass sie die empfangenen Ablenkparameter des Ablenkparametersatzes zum Ablenken des Elektronenstrahls und die empfangenen Sensordaten des Sensors miteinander korreliert, womit ein Basis-Parametersatz erzeugt wird zum Kalibrieren der Elektronenstrahl-Ablenkvorrichtung.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102015107430A1 (de) * 2015-05-12 2016-11-17 Von Ardenne Gmbh Elektronenstrahlprozessanordnung und Verfahren zum Kalibrieren einer Elektronenstrahlprozessanordnung
DE102015117693A1 (de) * 2015-10-16 2017-04-20 Ald Vacuum Technologies Gmbh Verfahren zur Bestimmung der sich verändernden Lage des Auftreffpunktes eines energetischen Strahles auf einer begrenzten Fläche
WO2018217646A1 (en) 2017-05-22 2018-11-29 Howmedica Osteonics Corp. Device for in-situ fabrication process monitoring and feedback control of an electron beam additive manufacturing process
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AU2019206103A1 (en) 2018-07-19 2020-02-06 Howmedica Osteonics Corp. System and process for in-process electron beam profile and location analyses

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE2204467A1 (de) * 1971-02-09 1972-09-14 Bekaert Sa Nv Vorrichtung zum Aufdampfen einer Oberflächenmetallschicht oder eines Metallüberzuges auf eine langgestreckte Unterlage mit Hilfe wenigstens einer Elektronenkanone
US4791301A (en) * 1985-11-02 1988-12-13 Leybold Aktiengesellschaft Device for the input of a nominal value for the impact point of an electron beam on a medium
US4794259A (en) * 1986-03-24 1988-12-27 The Welding Institute Charged particle collection
DE3902274C2 (de) * 1989-01-26 1994-03-17 Leybold Ag Einrichtung zum Erkennen der Auftreffstelle eines Ladungsträgerstrahls auf einem Target
DE19523529A1 (de) * 1995-06-28 1997-01-02 Fraunhofer Ges Forschung Einrichtung zum Hochrate-Elektronenstrahlbedampfen breiter Substrate
US6214408B1 (en) * 1997-10-16 2001-04-10 Balzers Und Leybold Deutschland Holding Ag Method for the operation of an electron beam

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE2204467A1 (de) * 1971-02-09 1972-09-14 Bekaert Sa Nv Vorrichtung zum Aufdampfen einer Oberflächenmetallschicht oder eines Metallüberzuges auf eine langgestreckte Unterlage mit Hilfe wenigstens einer Elektronenkanone
US4791301A (en) * 1985-11-02 1988-12-13 Leybold Aktiengesellschaft Device for the input of a nominal value for the impact point of an electron beam on a medium
US4794259A (en) * 1986-03-24 1988-12-27 The Welding Institute Charged particle collection
DE3902274C2 (de) * 1989-01-26 1994-03-17 Leybold Ag Einrichtung zum Erkennen der Auftreffstelle eines Ladungsträgerstrahls auf einem Target
DE19523529A1 (de) * 1995-06-28 1997-01-02 Fraunhofer Ges Forschung Einrichtung zum Hochrate-Elektronenstrahlbedampfen breiter Substrate
US6214408B1 (en) * 1997-10-16 2001-04-10 Balzers Und Leybold Deutschland Holding Ag Method for the operation of an electron beam

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